cálculo de propiedades de aceros en función de su composición

7/23/2019 CÁLCULO DE PROPIEDADES DE ACEROS EN FUNCIÓN DE SU COMPOSICIÓN

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CÁLCULO DE PROPIEDADES DE ACEROS EN

FUNCIÓN DE SU COMPOSICIÓN

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACERO (%)C Mn Si P S Cr Ni Mo V B

0,44 0,89 0,4 0,0 0,0 0,9 ,!" 0,!# 0 0

Las cifras clave, que proporciona el programa, que son

representativas del acero y que permiten compararlo con otros:

Diámetro crítico ideal DI=136mm=D!",#D!"$D%&&'

Dure(a potencia )p=1"3 )*+

*eaccin martensítica -s=.&"/+

Calcular los puntos críticos inferior y superior en calentamiento Ac1 y

Ac3 del acero cuya composición se ha proporcionado.

Los puntos críticos del diagrama de nuestra aleacin son:

Inferior: 0c1 = .2 +

4uperior: 0c3 = !2 +



5ona perlítica

5ona ainítica

5ona martensítica

Calcular la dureza del acero con tratamiento de normalizado y de

recocido globular.

Dure(a de normali(ado #estruc7 perlítica':.1! )8

Dure(a mínima #estructura glouli(ada':19" )8

Obtener el diagrama de transformación isotérmica (! del acero.

"ibu#ar sobre el mismo la forma de realizar los tratamientos de recocido

isotérmico$ austempering y martempering.

Los tratamientos de austempering y martempering son tratamientosen los que se enfría el acero, una ve( austeni(ado, en aos de sales ometales fundidos en los que permanece isot;rmicamente a temperaturasligeramente superiores a -s <asta igualar las temperaturas de supercie yn>cleo7 ?ste proceso e@ige una alta templailidad dependiendo del tamao

de la pie(a7

?n el proceso de austempering se permanece a esta temperatura<asta completar la transformacin en ainitas7 7 La permanencia puede serde larga duracin o acortarse con ciclos t;rmicos en (ona ainítica7 ?n estetratamiento no suele darse un revenido posterior y puede otenerse mayortenacidad que por un onicado #temple A revenido' en el que se otiene lamisma resistencia7

+on este proceso otenemos una estructura de una dure(aligeramente inferior a la martensita, pero de mayor tenacidad y menor

fragilidad7

?n el proceso de martempering, despu;s del primer enfriamiento, sepermanece a esa temperatura sin alcan(ar la (ona ainítica7 ?n esteproceso es necesario el posterior revenido de la pie(a7

0mos tratamientos sirven para disminuir la proailidad de aparicin

de grietas y tensiones, eliminando o reduciendo los gradientes de

temperatura e@istentes durante la transformacin7

?l recocido isot;rmico consiste en una austeni(acin seguida de una

transformacin isot;rmica en (ona perlítica7 Btenemos así una estructura

muy landa que contiene todo perlita, evitando que se forme ainita y

martensita7

-artempering

*ecocido isot;rmico

0ustempering



1.

3

2

!

Obtener el diagrama de enfriamiento continuo (%C! del acero.

"ibu#ar sobre el mismo &arias rectas correspondientes a diferentes

&elocidades de enfriamiento$ comentando la microestructura 'ue se obtiene

con cada una de ellas.

?ste es el diagrama de enfriamiento continuo para nuestra pie(a7

8amos a anali(ar la estructura que otendríamos para diferentesvelocidades:

1: %ara una velocidad de enfriamiento muy rápida, podremos oteneruna estructura totalmente martensítica, ya que la recta representada nunca

atraviesa la (ona de transformacin ainítica ni la perlítica72: aCando un poco la velocidad #es decir la pendiente de la recta',

entramos en la (ona de transformacin ainítica y a<ora la estructura estarácompuesta por una parte de ainita y el resto martensita7 La cantidad demartensita es mayor que la de ainita ya que a>n no <emos sorepasado la(ona de !" de ainita7 +uanto menor sea la velocidad de enfriamiento, iráaumentando la cantidad de ainita en la estructura7

3: ?mpe(ará a formarse perlita en nuestra estructura, aunque todavíaen pequea proporcin7 La cantidad de ainita aumentará, y quedará muypoca martensita7

4: 0l aCar más la velocidad de enfriamiento ya no <ará martensita,quedando solamente perlita y ainita, siendo la proporcin de cada unadiferente seg>n la velocidad de enfriamiento7 +uanto menor es la velocidadde enfriamiento, mayor será la cantidad de perlita7



5: %ara una velocidad de enfriamiento muc<o menor, podremos llegar

a otener una estructura totalmente perlítica7

ara el tratamiento de temple$ calcular las temperaturas )s$ )*+ y

),,$ así como la cantidad de austenita retenida a temperatura ambiente.

%ara la aleacin dada, las temperaturas características de la reaccin

martensítica son:

-s = .&"+-!" = ..!+ -&& = E13"+

F la cantidad de austenita retenida a ."/+ es del ! 7

-stimar el riesgo de agrietamiento durante el temple de una pieza deese acero.

Gendencia a grietas de temple: 0lta7

Calcular las durezas de temple$ para el ,,$ ,+ y *+ de

martensita.

Dure(as oteniles por temple:

?structura && martensita: )m = !,! )*+?structura &" martensita: )m&" = !2," )*+

?structura !" martensita: )m!" = 2!," )*+

?s trivial oservar que la dure(a otenida por temple aumenta al aumentar

la cantidad de martensita7

Calcular$ para ese acero$ los di/metros críticos ideales "),,$ ")*+$

"0,,$ "0*+$ ",, y "*+.

Diámetros +ríticos Ideales

Gemplailidad perlítica:

D%&& = 1&" mm H D%!" = .!3 mm

Gemplailidad ainítica:

D&& = ! mm H D!" = 136 mm

Gemplailidad martensítica:

D-&& = ! mm H D-!" = 136 mm



Gemple

onicado

Obtener las cur&as de ominy del acero$ correspondientes a una

probeta templada en su e2tremo$ y a una probeta 'ue recibió

posteriormente un re&enido a *++C durante una hora.

+omo se compruea en la gráca que aparece a continuacin, que la

dure(a cae a partir de una distancia al e@tremo templado, por la uenatemplailidad de este acero7 ?videntemente, la dure(a de la proeta

revenida es menor que la que solo <a sido templada7

Calcular el m/2imo di/metro de barra de ese acero 'ue puede

templarse en agua sin agitación (451!$ de manera 'ue se obtenga en el

centro la m/2ima dureza posible.

?l diámetro crítico es de 112mm7

?ste resultado es menor que el diámetro crítico ideal, ya que el agua

sin agitacin tiene una menor severidad de temple que el medio ideal

#)='7

"eterminar el medio de enfriamiento m/s adecuado para conseguir$

en el centro de la pieza cuya forma y dimensiones se han proporcionado6

a! 7na estructura completamente martensítica.

+on los datos de la pie(a #longitud 1"2mm, anc<o 2mm y

espesor 11mm', el diámetro equivalente es de 1mm7

%ara este diámetro, astaría una severidad de temple

comprendida entre ",1$)$",3, es decir, un enfriamiento en aceite

sin agitacin #)=",3'7



b! 7n *+ de martensita.

%ara otener esta cantidad de martensita, la severidad de

temple necesaria es ",".$)$",1, por lo que se deerá enfriar la

muestra al aire con fuerte agitacin #)=",1'7

"ibu#ar el diagrama de re&enido$ para temple completo y una hora de

tratamiento.

Diagrama de *evenidos

Gemple completo: )q = )m = !,! )*+

*evenido: 1 <

G )*+ )8 *m *p 0

+ -%a -%a

EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE 2"" 29,! 2&! 169"

2.! 2,! 29" 161"

2!" 26," 26" 1!2"

2! 26," 2!! 1!."

!"" 22,! 22! 12" 13." 2

!.! 23,! 23" 121" 1." !

!!" 2.,! 21! 13!" 1.1" !

!! 21," 2"" 13"" 11!" !

6"" 3&,! 39! 1.2" 11"" 6

6.! 39," 3" 119" 1"." 6!" 36," 3!" 11." &6"



+ ",.!+ ",22+ ",6!

6! 32," 33! 1"6" &"" 9

"" 3.,! 3." 1"1" 92" &

?n el temple completo, la transformacin martensítica es total por loque la estructura otenida es la más dura al ser la martensita el elementode mayor dure(a7 0 medida que aumenta la temperatura, la dure(a, laresistencia a traccin y el límite elástico disminuyen mientras que elalargamiento aumenta7

+onforme aumentamos la temperatura del ensayo, las dislocacionestienden a reordenarse y anularse, lo que e@plica que la dure(a disminuya7

Comprobar la in8uencia de los elementos de aleación C$ Cr y 9i en las

propiedades del acero (emperaturas Ac1$ Ac3 y )s$ diagrama $ cur&a

ominy de temple y diagrama de re&enidos!$ &ariando (de uno en uno! los

porcenta#es de ellos respecto de la composición del acero en estudio.

%ara ver la inJuencia del carono en las propiedades del acero <emos

camiado la concentracin del carono manteniendo la concentracin del

resto de aleantes7

%ara empe(ar <emos tra(ado los diagramas KeE+ marcando en cadacaso la concentracin de carono y viendo los puntos críticos inferiores y

superiores7 0demás de otener la temperatura martensítica7

0c1 = .2 + 0c1 = .2 +

0c1 = .2+

0c3 = .! + 0c3 = !2 +

0c3 = 9 +

-s = .19+ -s = .&"+

-s = 3.+



+ ",.!+ ",22+ ",6!

+ ",.!+ ",22+ ",6!

0<ora vamos a utili(ar el diagrama GGG para comparar la inJuencia

del carono

4eg>n disminuimos el contenido en carono vemos como las curvas

GGG se van despla(ando <acia la i(quierda y a su ve( la (ona perlítica se

agranda <acia temperaturas menores7 0demás las curvas ainíticas se

suavi(an

4i oservamos los diagramas de ominy podemos apreciar grandes

variaciones



+ ",.!+ ",22+ ",6!

%odemos oservar claramente como la dure(a del material disminuye

conforme aumentamos el porcentaCe de carono de la pie(a7 0demás se

produce una disminucin de la distancia ominy lo que indica un aumento

del diámetro crítico y de la templailidad, por tanto, al disminuir el

porcentaCe de carono la pie(a ;sta se comportará peor ante el tratamiento

de temple, aunque se produce una disminucin de la agrietailidad7

%or >ltimo comparamos los diagramas de revenido para cada

porcentaCe de carono7

+on la disminucin de carono se produce

una disminucin de la dure(a inicial y un ligero crecimiento de la pendiente7

Deido a esto, a mayor temperatura de revenido, otenemos dure(as

menores7

%ara ver la inJuencia del carono en las propiedades del acero <emoscamiado la concentracin del cromo manteniendo la concentracin del

resto de aleantes7

%ara empe(ar <emos tra(ado los diagramas KeE+ marcando la

concentracin de carono y viendo los puntos críticos inferiores y

superiores7 0demás de otener la temperatura martensítica7 4e puede

apreciar el camio de forma del diagrama seg>n la concentracin7

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