Vol. II N°04                                     Lima - Perú                                     Diciembre 1999


 

En la microfotografía inferior la perlita ha perdido su forma característica como consecuencia de la tendencia de la cementita ha globulizado lo cual origina una disminución apreciable de la dureza.

 

Microfotografía Nº 2 - Probeta Normalizada a 850º C 2h. HRb=115.250x

 

Partiendo de un estado inicial de temple la dureza el ablandamiento es siempre mayor que si se parte de un estado de normalizado puesto que en el primer caso la cementita se distribuye uniformemente. Y en la segunda la cementita queda anclada dentro de los primitivo ganas de perlita.

En la gráfica de la influencia del tiempo en el recocido de ablandamiento se puede observar que la dureza disminuye al principio rápidamente y después permanece casi constante, por lo que en la práctica es suficiente mantener el material a la temperatura correspondiente un tiempo no muy largo. Se pone de manifiesto así la importancia de caracterizar la temperatura de ablandamiento.

El Efecto Masa.-

Los aceros al carbono por no tener elementos de aleación son de templabilidad muy pequeña es decir las velocidades de enfriamiento críticas de temple son muy elevadas y a pesar de ser enfriadas en agua los perfiles gruesos no templan totalmente y se pone de manifiesto un "efecto de masa". En la experiencia observado que en piezas de acero de sección mediana no alcanza un temple perfecto.

El enfriamiento rápido siempre produce una estructura de grano fino y más homogéneo de características superiores a las de una estructura de grano grueso y heterogéneo y así es posible enfriar piezas sin distorsiones inadmisibles conviene siempre y es recomendable un tratamiento de temple y revenido.

Temple y Templabilidad.-

Es bien conocida que una gran parte de los aceros se utiliza en estado de temple y revenido ya que este doble tratamiento permite obtener por transformaciones de fase en estado sólido, la estructura capaz de responder con garantía a la variedades solicitaciones mecánicas en sus múltiples y diversas aplicaciones.

En la martensita la estructura de temple inicial a partir de la cual y mediante un tratamiento de revenido se consiguen las propiedades convenientes en el acero.

Los aceros al carbono no son una excepción y frecuentemente antes de su puesta en servicio se someten a tratamientos de temple y revenido, pero son aceros de baja templabilidad es decir su capacidad de temple y por tanto la penetración de aquel en el interior de una pieza es pequeña, lo que limita las dimensiones de las piezas en uso, al tiempo que explica las restricciones de empleo en piezas de medio y gran espesor.

Después de conocida las variaciones de las caracterizaciones mecánicas con los diversos tratamientos usuales es necesario en la práctica conocer la aptitud que posee un acero para el temple esto es su templabilidad.

La templabilidad se determina cuantitativamente por el índice de templabilidad o bien por el diámetro crítico definido por el diámetro del redondo que después de su templado en un medio con una severidad de temple determinada se obtiene en un núcleo una estructura del 50% de martensita estando ambos relacionados de acuerdo con los criterios de Grossman.

En la gráfica del ensayo Jominy están otras dos correspondientes a revenidos de 450° C y 650° C la dureza máxima obtenida es de 61 HRc descendiendo rápidamente a medida que nos alejamos del extremo templado.

 

Fig. Nº 5. Influencia del tiempo en el recocido de ablandamiento

 

El índice de templabilidad es J5O = 50 mm y haciendo uso de la curva de Grossman que relaciona índices de templabilidad, diá-metro críticos ideales y severidades de temple se obtiene para H = 1.5 diámetro crítico de 23 mm.

La tendencia actual es de exigir en la recepción de los aceros que estos cumplan su correspondiente banda de templabilidad sobre todo en los aceros de baja y alta aleación.

Como la deducción del diámetro crítico a partir del índice de templabilidad es un recurso no exento de error debido a la serie de hipótesis sobre criterios de equivalencia y aproximación con que se han construido las curvas de Grossman, es interesante determinar de un modo directo, templado, redondos de diferentes diámetros, siendo éste el, método que ofrece mayores garantías y que permite al mismo tiempo establecer mediante una comparación, la relativa eficacia que tienen los diversos métodos que se utilizan para determinar el diámetro crítico.

El ensayo se ha realizado templando en un medio de agua fría con severidad de temple H = 1.5 varias probetas cilíndricas de diferentes diámetros y de una longitud mínima tres veces superior al diámetro para que las bases no influyan en el enfriamiento del núcleo. Después de un corte transversal por la mitad y un desbaste fino de unas de las superficies de corte de cada probeta y atacadas con nital 2 aparecen contrastadas ambas zonas templada y no templada siendo ésta última de un tono más oscuro.

El límite entre ambas zonas corresponde en buena aproximación a una estructura del 50% de martensita graficando el diámetro de la zona no templada en función del diámetro del redondo se determina el diámetro critico (Dc) que estará determinado por la intersección de la curva con eje de abscisas y esto aproximadamente 20 mm.

El compendio de todos los datos obtenidos en los diferentes ensayos realizados al acero grado 60 se tienen representando en la siguiente tabla tecnológica.

 

DATOS TECNOLÓGICOS PARA EL ACERO GRADO 60
(Acero al carbón)

Denominación ASTM a 615 G60

Composición química del acero utilizado

C = 0.386%
Mn = 0.929%
Si = 0.200%
P = 0.036
S = 0.037%

Composición química normada ASTM a 616 G60 P

0.050% máx.

Puntos críticos Calentamiento AC1 = 728º C: AC3 = 800° C
(velocidad de calentamiento promedio 5° C/minuto)

Enfriamiento Ar1 = 660° C; Ar3 = 770° C
(velocidad de enfriamiento promedio 3° C/min)
Temple Temperatura de temple 850° C
Medio empleado: agua
Tamaño de grano ASTM 7
Templabilidad real Dc para 50% martensita en agua (1.5) = 20 mm J50 = 50 mm
Revenidos Revenido duro : 500 - 550° C - aire
Revenido tenaz : 600 - 650° C - aire
Recocidos Regeneración 850 - 875°C 1h cada 35 mm 0/horno
Normalización 850 - 900°C 1 h cada 25 mm 0/aire

 

Caracterización mecánica:

 

 

TRACCIÓN
Kgf/mm2

RESILENCIA
Kgf/cm2

DUREZA
HB

Normalizado
Temple + Revenido Duro
Temple + Revenido tenaz
Recocido
Recocido de Ablandamiento

60 - 70
90 - 110
80 - 90
63 - 65
----

4
5 - 7
7 - 10
----
----

90
461
311
212
183

 

Conclusiones.-

1. El acero nacional utilizado cumple con las especificaciones ASTM y la Norma Nacional en composición química y las propiedades mecánicas.

2. La temperatura óptima de temple para éste acero es de 850° C a la cual se obtienen las mejores propiedades mecánicas, dureza y resistencia a la tracción.

3. El tamaño de grano ideal para éste acero se encuentra entre 7 y 8 según la ASTM E-112.

4. La temperatura de revenido a utilizar dependerá de que en cada caso de las solicitudes mecánicas a las cuales se verán sometidas las piezas fabricadas con este acero.

5. Se debe tener en cuenta que las características mecánicas alcanzadas no serán las mismas que las que se logren con grandes piezas en que el efecto de masa influye sobre aquellas.

6. Es notable la disminución del límite elástico, la dureza y la resistencia a la tracción con la temperatura de revenido mientras aumentan los valores en el alargamiento, la estricción y la resilencia del acero tratado.

7. Conociendo la temperatura de ablandamiento de un acero podemos conducirlo a su dureza mínima y facilitar de éste modo su manejo en la mecanización.

8. La principal conclusión del presente trabajo es demostrar la factibilidad de que modestos laboratorios de fabrica puedan realizar los ensayos para la caracterización tecnológica de un acero y su posterior utilización.

9. Además del amplio rango de variables que tiene la composición química y las propiedades mecánicas se agrega la diferencia en costos que en muchos casos es el factor que decide la elección del acero estas consideraciones obligan a efectuar previamente una selección a base de una tabla tecnológica de un acero.

10. El presente trabajo pretende servir de alguna manera como una guía metodológica para la realización de otras tablas tecnológicas y su pronta ayuda tanto para el fabricante como para el usuario.

 

 


 

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