Tratamientos térmicos y microestructuras generadas

...

Tabla 3.3 Composición química del acero SAE 1045.

%C

%Si

%Mn

%S

%P

0.43-0.50

0.15- 0.35

0.60-0.90

Tabla 3.4 Propiedades mecánicas del acero SAE 1045 normalizado.

Dureza [HB]

Esfuerzo de fluencia

[][pic 10][pic 11]

Esfuerzo de tracción

[[pic 12][pic 13]

Elongación

%

Módulo de Young [GPa]

190

410

655

23

200

-

Acero 4340

Acero de baja aleación al Cromo-Níquel-Molibdeno. Posee gran templabilidad, tenacidad y resistencia a la fatiga. Su alto contenido de níquel proporciona una mayor solidez a la aleación en aplicaciones donde existan condiciones severas de servicio. Se utiliza en piezas que están sometidas a grandes exigencias de dureza, resistencia mecánica y tenacidad. Su maquinabilidad es regular y posee baja soldabilidad. Su composición química se muestra en la tabla 3.5, mientras que sus propiedades mecánicas se muestran en la tabla 3.6, debido al uso de este acero, no se encontró datos en estado normalizado, solo en estado bonificado[3], esto es, laminado después de ser forjado.

Tabla 3.5 Composición química acero SAE 4340.

%C

%Mn

%Si

%Cr

%Ni

%Mo

%P

%S

0,38 - 0,43

0,60 - 0,80

0,15 - 0,35

0,70 - 0,90

1,65 - 2,00

0,20 - 0,30

≤ 0,035

≤ 0,04

Tabla 3.6 Propiedades mecánica de acero SAE 4340 bonificado.

Dureza [HRC]

Esfuerzo de fluencia

[][pic 14][pic 15]

Esfuerzo de tracción

[[pic 16][pic 17]

Elongación

%

Módulo de Young [GPa]

28-34

580~720

930~1030

10~18

210

-

Tratamientos térmicos y microestructuras generadas

El tratamiento térmico del acero, es uno de los pasos fundamentales para que este pueda alcanzar las propiedades mecánicas solicitadas. Este tipo de proceso, requiere un calentamiento y enfriamiento de la pieza en estado sólido.

Con un tratamiento térmico adecuado se pueden reducir esfuerzos internos (o en algunos casos producirlos, para esta forma generar esfuerzos de compresión internos, de esta forma, aumentar la resistencia de la pieza), tamaño de grano, incrementar tenacidad y ductilidad, o endurecer la superficie de la pieza, dejando el interior dúctil. Existen varios tipos de tratamientos térmicos, cada uno inicia diferentes reacciones dentro del material, la clave de estos tratamientos es que se realicen en condiciones controladas, con temperaturas y tiempos de enfriamiento ya establecidos. A continuación, se hará una descripción de los diferentes tratamientos térmicos aplicados en este laboratorio. El procedimiento de cada tratamiento se verá en la sección 4.

-

Austenización

La finalidad de este proceso, es en transformar el acero en la fase de austenita, esto se logra calentando la pieza en al menos 50 [°C] sobre la temperatura de austenización y se deja en esta temperatura al menos una hora.

-

Normalizado

Consiste en calentar la pieza a una temperatura mayor que la del punto crítico A1 del material (en promedio 30 [°C] por sobre dicho punto), esta temperatura se mantiene durante un periodo de tiempo hasta que se transforme en austenita. Luego la pieza se deja enfriar a temperatura ambiente formando perlita fina. Con esto se busca lograr propiedades similares a la del estado natural del material y con esto obtener una mayor tenacidad. Por lo general se emplea como tratamiento previo al temple y revenido. El cooling rate de este tratamiento esta entre 0.1 a 0.3 [°C/s][4].

-

Recocido

Se trata de calentar el material hasta la temperatura de austenización (entre 800-925 [°C] por lo general) y después se deja que este enfrié lentamente hasta temperatura ambiente (por ejemplo, apagando el horno en el cual se encuentra y dejar que el material se enfrié lentamente en su interior) con un cooling rate aproximado de 0.01 [°C/s], de esta forma se genera perlita más gruesa. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras se disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminado la acritud que produce en trabajo en frio (y las tensiones internas).

-

Templado