2 CONFERENCIA DEL CURSO SELECCIÓN DE ACEROS ESPECIALES

Transcripción

1 EFECTO DEL TRATAMIENTO TERMICO SOBRE LAS MICROESTRUCTURAS Y PROPIEDADES MECÁNICAS DE UN ACERO PARA RESORTE ING. VICTOR FALCONI ROSADIO Entrada PARA LOS MEJORES DEL MUNDO Hoy día el temple en aceite y revenido en resortes, es usado ampliamente en los resortes de servicio pesado donde las altas propiedades mecánicas son las conductoras del diseño. 1

2 Los mayores requerimientos de los resortes de acero son: Alta resistencia a la fluencia, Alto limite de proporcionalidad Y alta resistencia a la fatiga 2

3 Las propiedades deseables de un resorte pueden ser alcanzados por: Por un acero de alto carbono y adecuado contenido de elementos de aleación Tratamiento térmico Bajo la condición de templado (100% de martensita) tiene muy poca aplicación en ingeniería. Mediante el revenido se pueden mejorar éstas propiedades por la modificación estructural que se produce. Dependiendo de la temperatura de revenido se podrá obtener estructuras de bainita y de carburos en matriz ferritica. Los resortes dependiendo de su aplicación están hechos de : Aceros al carbono Aceros al silicio y manganeso Aceros inoxidables Acero usado: AISI 5150, 55Cr3(DIN) C-0.52%, Cr-0.61%, Mn- 0.7%, Si-0.21%, P-0.03%, S-0.04% éste acero es adecuado para la confección de hojas de muelle, barras de torsión, resortes helicoidales para vehículos El primer paso es llevar el resorte de acero hasta la temperatura de austenización mantenerlo el tiempo necesario para la homogenización a fin de lograr propiedades uniformes. Las temperaturas de transformación de fases pueden ser calculadas por las siguientes ecuaciones empíricas donde la composición química juega un papel principal. 3

4 El paso final de este ciclo de tratamiento térmico es el revenido. Tratamiento térmico por debajo de la temperatura A 1 a un tiempo determinado Por último un enfriamiento muy lento 4

5 Cuál seria la temperatura de revenido más adecuada? ETAPAS 1ra Etapa 2da Etapa 3ra Etapa 4ta Etapa TEMPERATU RA CAMBIO ESTRUCTURAL 200 ºC Precipitación de carburo ε debido al decrecimiento de la tetragonalidad de la martensita 200 ºC-300 ºC 200 ºC-350 ºC 350 ºC-700ºC Descomposición de la austenita retenida Formación de barras o placas de cementita Crecimiento y esferoidización de la cementita alargada y con recuperación y recristalización de la ferrita La dureza se tomo a temperatura ambiente los resultados se ven en el grafico Nº 5, bajo las dos condiciones de temple se puede ver la martensita con la austenita retenida. 5

6 En el revenido entre 400 ºC y 450 ºC se observa estructura de martensita revenida, bainita (ferrita y carburo epsilon) 6

7 El revenido entre 500 ºC y 550 ºC nos muestra precipitado de cementita y la matriz ferritica. El engrosamiento de las estructuras se ve favorecido por la temperatura y el tiempo de revenido. 7

8 La tensión de fluencia se midió a temperatura ambiente alcanzándose el mayor valor con el revenido a 450 ºC 8

9 El mayor valor de la resistencia a la fatiga se obtiene con el revenido entre 400 ºC y 450 ºC después de lo cual decrece. El efecto de espesor de sección sobre la dureza es mostrada en el grafico 24 pudiéndose mostrar 1.5 pulgadas como radio crítico alcanzándose una dureza de 57 HRC. La dureza del centro debe ser de 50 HRC y la superficie de 57 HRC por lo tanto según el metodo de Grossman el tamaño del diámetro critico ideal es de 2.7 pulg, la severidad del temple debe ser (0.35 a 0.45) es decir el aceite debe tener una moderada agitación. 9

10 El tamaño de grano ha sido calculado según la prueba planimétrica Jefferies el resultado del tamaño de grano es de ASTM El diámetro crítico ideal se calculo como de 2.5 pulgadas usando los datos de la figura 24. CONCLUSIONES Las siguientes conclusiones han sido obtenidas de los resultados experimentales El gradual decrecimiento en la dureza, la resistencia a la tracción final y el incremento en porcentaje de alargamiento del acero templado ha sido revelado por la temperatura y tiempo del revenido. El punto más alto de la resistencia a la fluencia ha sido confirmado a la temperatura de revenido de 450 ºC. La máxima resistencia a la fatiga es observado en el rango entre 400 ºC a 450 ºC. Desde el punto de vista estructural mayor cantidad de austenita retenida se formará en el enfriamiento en aceite que en agua. En los procesos de revenido, la ferrita y el carburo epsilon se forman entre 400 ºC y 450 ºC y la cementita esferoidal se forma y crece por encima de 450 ºC. Como el número de tamaño de grano es de ASTM se puede considerar que el acero es de grano fino. El diámetro crítico ideal de la barra seleccionada, ha sido calculado como 2.7 pulg. y 2.5 pulg. de acuerdo al método de Grossman y método de composición química. 10

11 El diámetro optimo de la barra ha sido hallado como 1.5 pulg para obtener las propiedades requeridas por los procesos de temple en aceite y revenido. GRACIAS POR LA ATENCIÓN 11