Rigoberto Gómez Machado - DSpace@UCLV

UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS.
Facultad de Ingeniería Mecánica
Departamento de soldadura
Trabajo de Diploma
Título: EFECTO DE LA TEMPERATURA DE REVENIDO SOBRE LA DUREZA Y
MICROESTRUCTURA DEL ACERO 30XГC.
Autor: Rigoberto Gómez Machado
Tutor: Dr. Rafael Fernández Fuentes
Cotutor: Ing.Román Terry Jiménez
Curso: 2010-2011.
_______________________________________ Pensamiento
Pensamiento
Ves cosas y dices. ¿Por qué?. Pero yo sueño cosas que nunca fueron y digo.
¿Por qué no?'
George Bernard Shaw
________________________________________Dedicatoria
Dedicatoria
A toda mi familia, los cuales me han dado mucha fuerza para seguir adelante en
cada momento sin importar como, pero con su cariño incondicional, lo cual es lo
más importante para lograr triunfar en la vida.
En especial a esos que han tenido que soportarme más: mi mamá, mi papá, mi
hermana y mis abuelos.
Para todos ellos gracias por haber estado allí.
____________________________________Agradecimientos
Agradecimientos
Le doy gracias a todas mis amistades de la universidad en especial a los de la
carrera de Ingeniería Mecánica de los cuales aprendí mucho y pude sentirme
parte de un colectivo de estudiantes excelentes.
A todo el claustro de profesores y al departamento de soldadura por la formación
que me han brindado, en especial a los que le ha tocado un poco más cerca el
desarrollo de este Trabajo de Diploma brindándome su ayuda incondicional
Al profesor Jorge Víctor Miguel Oria, por su ayuda en el desarrollo de la parte
experimental del trabajo.
A mi tutor el Dr. Rafael Fernández Fuentes por el apoyo que me ha brindado
durante toda la carrera no solo en el área investigativa sino también en mi
formación como profesional.
_____________________________________Resumen
Resumen
Ante la situación financiera por la que atraviesa el país para la compra de acero de
alta resistencia que cumpla con las especificaciones deseadas, en la Fabrica Planta
Mecánica Fabric Aguilar Noriega, se ha decidido emplear acero 30XГC ya que con
un tratamiento térmico se pueden alcanzar las condiciones deseadas de dureza, para
arribar a estos resultados fue necesarios realizar una serie de pasos: las muestras
fueron tratadas térmicamente a una temperatura de temple de 880 ºC y enfriadas
bruscamente en agua, seguidas de un revenido desde 200 a 600 ºC , para la
caracterización metalográfica fueron desbastadas en papel esmeril, se pulieron en
una mota con óxido de cromo como abrasivo, luego fueron atacadas químicamente,
después de este paso se realizaron ensayos de dureza Vickers. Desde el punto de
vista microestructural con el temple se obtuvo una estructura
compuesta
fundamentalmente por placas de martensita; la cual fue transformándose, trayendo
como resultado una disminución gradual de la dureza del acero.
________________________________________________________
Sumary
Sumary
Acording to the financial and economic position of Cuba at present ,the purchase of
steel of high resistance in response with the desired spesifications , at the Planta
Mecánica Fabric Aguilar Noriega factory , it has been decided to use 30XГC steel
because with a heat tratment it´spossible to ge the desired hardnessconditions, to
achieve these results it was necessary to perfom some steps like: samples
weretreated thermicly to a temperature of 880 ºCand cooled sudenly in water followed
by a tempewring from 200 to 600 ºC, to the metalographic characterizations the
samples were roughed down in emery paper then they were polished in a speck with
oxide of chromo like abrasibe next the samples were chemically treated and after this
step some vickers essays were done. From the microestructural point of viewit bwas
abtained a estructurecomposed mainly by martensita´s plates itself , which went
transmultingtbringing out as result a gradual decrease of the steel hardness.
_______________________________________Índice
ÍNDICE
Introducción .......................................................................................................................... 1
1. REVISIÓN DE LA LITERATURA................................................................................ 3
1.1 DIAGRAMA HIERRO-CARBONO Y DIAGRAMAS TTT Y CCT ......................... 3
1.2 EL TEMPLE DEL ACERO ......................................................................................... 5
1.3 EL REVENIDO DEL ACERO .................................................................................... 7
1.3.1 TEMPERATURA DE REVENIDO.................................................................... 10
1.3.2 TIEMPO DE REVENIDO .................................................................................. 12
1.3.3 VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO ................................................................ 13
1.3.4 EL CONTENIDO DE CARBONO ..................................................................... 14
1.4 CONTENIDO DE ELEMENTOS DE ALEACIÓN .................................................. 17
1.5 PROCEDIMIENTOS DEL REVENIDO ................................................................... 20
1.6 FENÓMENOS DE FRAGILIZACIÓN EN EL REVENIDO.................................... 20
1.7 MODELOS PARAMÉTRICOS DE REVENIDO .................................................... 21
2. MATERIALES Y MÉTODOS ...................................................................................... 25
2.1 MATERIAL UTILIZADO ........................................................................................ 25
2.2 RÉGIMEN DE TRATAMIENTO TÉRMICO APLICADO ..................................... 25
2.3 CARACTERIZACIÓN METALOGRÁFICA ........................................................... 27
2.4 MEDICIÓN DE DUREZA........................................................................................ 27
3. RESULTADOS Y DISCUSION .................................................................................... 29
4. CONCLUSIONES .......................................................................................................... 39
5. RECOMENDACIONES ................................................................................................ 40
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 41
___________________________________Introducción
Introducción
La situación económica por la que atraviesa el mundo y en particular nuestro país
impone serias limitaciones financieras en la adquisición de materia prima necesaria
para al desarrollo industrial. Un ejemplo de esta situación, en nuestro territorio, lo
constituye el acero en forma de chapas de diferentes espesores requerido para
fabricar componentes que deben satisfacer condiciones de alta resistencia mecánica
para garantizar un blindaje adecuado.
Ante la falta de financiamiento para la compra del referido tipo de acero, en la
Fabrica Planta Mecánica Fabric Aguilar Noriega, se ha decidido emplear planchas en
existencia de acero 30XГC.
El acero 30XГC tradicionalmente es destinado a fabricar elementos en condiciones
de mejoramiento - temple seguido de revenido alto – lo que garantiza un nivel
homogéneo de propiedades mecánicas en seccionas de hasta aproximadamente 25
mm. Sin embargo en estado mejorado el acero 30XГC no garantiza la resistencia
mecánica requerida para satisfacer condiciones de blindaje (dureza superior a 47
HRc).
Se conoce que con el revenido alto se incrementa la plasticidad y tenacidad del
acero a expensas de una disminución de su resistencia mecánica; mientras que
valores altos de resistencia mecánica se logran con el revenido bajo.
Para el caso del acero 30XГC, por ser un acero mejorable, existe suficiente
información sobre sus propiedades mecánicas luego de un temple seguido de
revenido alto; sin embargo en condiciones de temple y revenido bajo – poco usuales
para este acero – la información disponible es limitada.
Por tal motivo, para la aplicación del acero 30XГC en condiciones de temple y
revenido bajo se impone la necesidad de realizar diversos estudios encaminados a
establecer cómo influye el tratamiento térmico sobre el comportamiento mecánico del
acero 30XГC. Estudios de esta naturaleza permitirían dar soluciones mediatas a la
falta de materia prima y evitar importaciones importantes para nuestro país.
1
___________________________________Introducción
Objetivo general
Establecer qué efecto tiene la temperatura de revenido sobre la microestructura y
dureza del acero 30XГC luego del temple.
Hipótesis
Se sustenta la hipótesis de que para satisfacer condiciones de alta resistencia
mecánica del acero 30XГC – adecuadas para responder a exigencias de blindaje –
se requiere de una temperatura de revenido que conduzca a una microestructura que
garantice alta resistencia mecánica sin comprometer la tenacidad del material.
Tareas:
1. Análisis de la literatura referida al tratamiento térmico de los aceros.
2. Evaluación de la estrategia experimental que permita dar cumplimiento al
objetivo planteado.
3. Aplicación
del
tratamiento
térmico
correspondiente
a
la
estrategia
experimental trazada.
4. Evaluación de las variables de estudio.
2
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
1. REVISIÓN DE LA LITERATURA
1.1 DIAGRAMA HIERRO-CARBONO Y DIAGRAMAS TTT Y CCT
El diagrama de fase hierro-carbono (Fe-C), mostrado en la Figura 1.1, es la
representación gráfica de las fases presentes en determinada composición y
temperatura. Es en el referido diagrama donde todos los tratamientos térmicos se
basan, pues el mismo define las regiones de temperatura y cantidad de carbono
donde las fases son estables; sin embargo, resalta que este diagrama debe ser
apenas una guía, una vez que la mayoría de los aceros contienen otros elementos
que modifican las posiciones de equilibrio donde las fases son estables
1.
Los aceros son aleaciones de hierro, carbono y otros elementos, el hierro es el
elemento que entra en mayor proporción y la cantidad de carbono no sobrepasa el
2%; sin embargo este elemento es el que más influencia ejerce en las propiedades y
posiciones de equilibrio. Algunos elementos, como el manganesio y el níquel, pueden
aumentar el área donde la austenita es estable, mientras que el silicio, el cromo y el
niobio estabilizan la fase ferrítica 1.
El diagrama de transformación isotérmica, que también es conocido como diagrama
ITT, puede ser observado en la Figura 1.2. En una transformación isotérmica la
temperatura es mantenida constante mientras se varía el tiempo. Este diagrama
torna la cinética de transformación más fácil de ser analizada para determinada
temperatura. En una transformación isotérmica la temperatura es mantenida
constante mientras se varía el tiempo.
El diagrama de transformación por enfriamiento continuo que también es conocido
como diagrama CCT, puede ser observado en la Figura 1.2. Este diagrama se
aproxima más a las condiciones de enfriamiento de los procesos de manufactura,
con un descenso paulatino de la temperatura a diferentes velocidades de
enfriamiento.
3
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Es importante resaltar que algunos factores influyen derechamente en la posición de
las curvas de inicio y fin de transformación, como por ejemplo, la cantidad de
carbono, el tamaño de los granos, la presencia de los elementos de aleación y la
homogeneidad de la austenita.
Figura 1.1: Diagrama hierro-carbono 2 .
4
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Figura 1.2: Diagrama ITT y CCT para el acero SAE 4130 2.
1.2 EL TEMPLE DEL ACERO
La austenitización se define como la formación de la austenita como resultado del
calentamiento del acero hasta una temperatura ligeramente más elevada que la
crítica superior (Ac 3 ) 1.
5
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
El temple, consiste en enfriar el acero rápidamente después de la austenitización, en
un medio apropiado, con el objetivo de lograr la formación de la martensita; tal
estructura confiere alta dureza y resistencia al acero.
Los medios de enfriamiento más comúnmente utilizados para el temple son: agua,
aceite, soluciones poliméricas y soluciones salinas, presentando diferentes
severidades 3 .
Dependiendo del contenido de carbono, la martensita puede presentar dos tipos de
morfología: listones y placas. La Figura 1.3 relaciona la morfología de la martensita
con la cantidad de carbono.
La martensita tipo listones es formada en los aceros de bajo carbono, son listones
largos y finos que se forman lado a lado, paralelamente entre sí 1. La martensita tipo
placas se desarrolla en los aceros de alto carbono. Con esta estructura los granos de
la martensita adquieren una apariencia en formato de aguja o placas y es común la
presencia de la austenita retenida 4 . En los aceros de medio carbono pueden coexistir
los dos tipos de martensita.
Figura 1.3: Intervalos de formación de la martensita tipo entramas y tipo placas1.
6
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Así, la martensita lograda por el temple es una estructura bastante dura y frágil. La
mayor dificultad al usar aceros templados consiste exactamente en la baja tenacidad
y en la alta concentración de tensiones de la martensita. Esta fragilidad se debe a las
distorsiones en el reticulado causadas por los átomos de carbono retenidos en los
sitios octaédricos de la martensita (Figura 1.4), a la segregación de las impurezas
para los contornos de grano de la austenita, a la formación de carburos durante el
temple y a las tensiones residuales de temple 1.
Para aliviar estas tensiones y mejorar la tenacidad del acero templado se hace
necesaria otra etapa de tratamiento térmico; el proceso adecuado para este fin es
denominado revenido.
Figura 1.4: Desplazamientos del átomo de hierro debido a los átomos de carbono en:
a- austenita, b- ferrita y c- martensita 5 .
1.3 EL REVENIDO DEL ACERO
El revenido del acero se realiza después del temple para obtener valores
especificados de las propiedades mecánicas, también para aliviar tensiones y
asegurar la estabilidad dimensional.
Las variables asociadas con el revenido - que afectan a la microestructura y las
propiedades mecánicas de un acero - incluyen:

temperatura de revenido

tiempo
de
permanencia
a
la
temperatura
de
revenido
7
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
 velocidad de calentamiento y enfriamiento
En el acero templado, con una microestructura que consiste esencialmente en
martensita, los átomos de carbono se insertan en la red cristalina del hierro,
produciendo una distorsión de la red cúbica del hierro que da origen a una red
tetragonal la cual le confiere al acero altos niveles de dureza, en dependencia de su
contenido de carbono.
Durante el revenido, debido al calentamiento, los átomos de carbono difunden, para
permitir el retorno a la red cúbica característica del hierro, originando carburos del
tipo M 3 C.
Las propiedades del acero revenido se determinan principalmente por el tamaño,
forma, composición y distribución de los carburos, con una contribución relativamente
menor debida al endurecimiento por sólido-solución de la ferrita. Estos cambios en la
microestructura suelen disminuir la resistencia mecánica y aumentar la ductilidad y la
tenacidad.
Bajo ciertas condiciones, la dureza puede no ser afectada por el revenido o incluso
puede aumentar como resultado del mismo. Por ejemplo, un revenido de acero
templado con temperaturas de revenido muy baja puede provocar ningún cambio en
la dureza. Además, los aceros de aleación que contienen uno o más de los
elementos formadores de carburo (Cr, Mo, V y W) son capaces de provocar el
llamado endurecimiento secundario. Los valores de dureza de revenido para varios
aceros se presentan en la Tabla 1.
La temperatura y el tiempo de permanencia son variables interdependientes en el
proceso de revenido. Dentro de ciertos límites, la reducción de la temperatura o el
incremento del tiempo de permanencia por lo general pueden producir el mismo
resultado que el aumento de la temperatura y la disminución del tiempo de
permanencia; aunque se considera que los cambios de temperatura tienen mayor
efecto que los del tiempo de permanencia. Con pocas excepciones, el revenido se
realiza a temperaturas entre 175 y 705 °C con tiempos de 30 min. a 4 h.
8
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Desde el punto microestructural, sobre la base de rayos X, dilatometría y los estudios
microscopía, hay tres etapas distintas de revenido, a pesar de que los rangos de
temperatura se superponen 6,7,8,9 .
 Etapa I: La formación de carburos de transición y la reducción a 0,25% del
contenido de carbono de la martensita (de 100 a 250 °C)
 Etapa II: La transformación de la austenita retenida en ferrita y cementita (200
a 300 °C)
 Etapa III: La sustitución de los carburos de transición y de la martensita de
baja temperatura por la mezcla de cementita y ferrita (250 a 350 °C).
Una etapa adicional de revenido (etapa IV), consistente en la precipitación de
carburos de aleación finamente dispersos, existe para los aceros de alta aleación.
Se ha encontrado que la fase I de revenido es a menudo precedida por la
redistribución de los átomos de carbono, llamado auto-revenido, durante el
enfriamiento
y/o
mantenimiento
a
temperatura
ambiente 10 .
Otros
cambios
estructurales tienen lugar a causa del reordenamiento de átomos de carbono antes
de la etapa clásica I del revenido 11,12 .
Tabla 1.1. Valores de dureza de diferentes aceros sometidos al revenido.
Grado
Cont.
de C,
%
Dureza HRC después del revenido durante 2 h, para
diferentes temperaturas (ºC)
205
260
315
Acero al carbono templado en agua
1030
0.30
50
45
43
1040
0.40
51
48
46
1050
0.50
52
50
46
1060
0.60
56
55
50
1080
0.80
57
55
50
1095
0.95
58
57
52
1137
0.40
44
42
40
1141
0.40
49
46
43
1144.
0.40
55
50
47
Acero aleado templado en agua
1330
0.30
47
44
42
2330
0.30
47
44
42
3130
0.30
47
44
42
4130
0.30
47
45
43
5130
0.30
47
45
43
8630
0.30
47
45
43
Tratamiento térmico
370
425
480
540
595
650
39
42
44
42
43
47
37
41
45
31
37
40
38
41
43
33
38
39
28
30
37
37
40
42
30
34
32
25
27
31
35
39
41
27
28
29
22
22
29
33
38
40
31
23
25
95
94
22
26
32
33
91
94
97
Normalizado a 900 ºC temple en
agua 830-845 ºC promedio punto
de rocío t,16 ºC
38
38
38
42
42
42
35
35
35
38
38
38
32
32
32
34
34
34
26
26
26
32
32
32
22
22
22
26
26
26
16
16
16
22
22
22
Normalizado a 900 ºC templado
en agua desde 800-815 ºC ;
promedio punto de rocío,16 ºC
Normalizado 885 ºC temple agua
830-855 ºC
Promedio punto de rocío,7 ºC
Normalizado 900 ºC temple en
agua desde (830-855 ºC )
;promedio punto de rocío,13 ºC
Normalizado a 885 ºC templado
en agua desde 800-855 ºC
Promedio punto de rocío,16 ºC
9
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Continuación de la tabla anterior
Acero aleado templado en aceite
1340
0.40
57
53
3140
0.40
55
52
4140
0.40
57
53
4340
0.40
55
52
4640
0.40
52
51
8740
0.40
57
53
4150
0.50
56
55
5150
0.50
57
55
6150
0.50
58
57
8650
0.50
55
54
8750
0.50
56
55
9850
0.50
54
53
50
49
50
50
50
50
53
52
53
52
52
51
46
47
47
48
47
47
51
49
50
49
51
48
44
41
45
45
42
44
47
35
46
45
46
45
41
37
41
42
40
41
46
39
42
41
44
41
38
33
36
39
37
38
43
34
40
37
39
36
35
30
33
34
31
35
39
31
36
32
34
33
31
26
29
31
27
22
35
28
31
28
32
30
Normalizado a 870 ºC Templado
en aceite desde (830-845 ) ºC ;
Promedio punto de rocío,16 ºC
Normalizado a 870 ºC Templado
en aceite desde (830-845) ºC
Promedio punto de rocío,13 ºC
Normalizado a 870 ºC Templado
en aceite desde (830-870) ºC
Promedio punto de rocío,13 ºC
Normalizado a 870 º Templado
en aceite desde (815-845) ºC
Promedio punto de rocío,13 ºC
La formación de la martensita se asocia con un aumento en el volumen. Durante el
revenido, la martensita se descompone en una mezcla de ferrita y cementita, con una
consiguiente disminución de volumen a medida aumenta la temperatura de revenido.
La austenita retenida en aceros al carbono y aceros de baja aleación se transforma
en vainita con un aumento en el volumen, en la etapa II del revenido. Cuando
algunos aceros de aleación son revenidos, una precipitación de carburos aleados
finamente distribuidos, acompañada de un aumento en la dureza - la dureza llamada
secundaria - y un aumento en el volumen.
1.3.1 TEMPERATURA DE REVENIDO
Varias relaciones empíricas se han realizado entre la resistencia a la tracción y la
dureza de los aceros revenidos de tal manera que la medición de dureza se utiliza
habitualmente para evaluar la respuesta de un acero revenido.
La figura 1.5 muestra el efecto de la temperatura sobre la dureza, resistencia a la
tracción, elongación y estricción relativas de un acero al carbono (AISI 1050)
revenidos durante 1 h.
10
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Fig. 1.5 Efecto de la temperatura de revenido en las propiedades mecánicas a
temperatura ambiente del acero AISI 1050 (barra de 38 mm. de diámetro),
previamente templado en agua. (0,52% C, 0,93% Mn).
La mayoría de los aceros de mediana aleación presentan una respuesta al revenido
similar a la de los aceros al carbono. El cambio en las propiedades mecánicas con la
temperatura de revenido de acero 4340 se muestra en la
figura1.6.
11
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Fig. 1.6 Efecto de la temperatura de revenido en las propiedades mecánicas de
barras de acero 4340 templado en aceite. (0,41% C, 0,67% Mn, 0.023% P, S
0,018%, 0.26% Si, 1.77% Ni, Cr 0,78%, 0,26% Mo, tamaño de grano, ASTM 6-8;
puntos críticos: A C1 =730 °C, A C3 = 770 °C, A r3 =475 °C, A R1 =380 °C. El tratamiento
térmico: normalizado a 870 °C, temple a 800 °C en aceite, dureza de temple 601
HB 13 .
1.3.2 TIEMPO DE REVENIDO
La difusión de carbono y elementos de aleación necesaria para la formación de
carburos depende de la temperatura y el tiempo de revenido. El efecto del tiempo de
revenido en la dureza de un acero con 0,82% C revenido a diferentes temperaturas
se muestra en la figura 1.7. Los cambios en la dureza se comportan
12
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
aproximadamente de forma lineal en una gran parte del intervalo de tiempo, cuando
el tiempo se presenta en una escala logarítmica.
Cambios significativos en la dureza se producen al inicio del revenido antes de de los
10 s, Cambios menos significativos en la dureza ocurren entre 1 y 10 minutos de
revenido. Muy pequeños cambios ocurren en la dureza ocurren con tiempos entre 1 y
2 h de revenido, por lo que generalmente el revenido se aplica entre 1 y 2 h.
Fig.1.7 Efecto del tiempo a cuatro temperaturas de revenido sobre la dureza a de del
acero con 0,82% C templado 14
1.3.3 VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO
Otro factor que puede afectar a las características de un acero es la velocidad de
enfriamiento durante revenido. Aunque las propiedades de tracción no se ven
afectadas por la velocidad de enfriamiento, la resistencia al impacto puede
13
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
disminuir si el acero se enfría lentamente a través del rango de temperatura de 375 a
575 °C, especialmente en aceros que contienen elementos formadores de carburo.
La elongación y estricción relativas también pueden verse afectadas. Este fenómeno
se llama fragilidad de revenido.
1.3.4 EL CONTENIDO DE CARBONO
El efecto del contenido de carbono en las propiedades de los aceros templados se
muestra en la figura. 1.8, que presenta los datos de dureza para 14 aceros al
carbono que se han revenido con temperaturas que van desde 205 hasta 705 °C y
para los tiempos de 10 min a 24 h.
El principal efecto del contenido de carbono es sobre la dureza de temple. La figura
1.9 muestra la relación entre el contenido de carbono y la dureza máxima que se
puede obtener con el temple. La figura 1.10 muestra el efecto combinado del tiempo,
temperatura y contenido de carbono sobre la dureza de tres aceros al molibdeno con
contenidos de carbono diferentes. La figura 11 muestra la dureza de estos aceros
después del revenido a 1 h, en función de la temperatura de revenido. El efecto del
contenido de carbono es evidente.
14
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Fig.1.8 Influencia de la temperatura de revenido sobre la dureza de aceros al
carbono- molibdeno revenidos 15 .
Fig. 1.9 Relación entre el contenido de carbono y la dureza para aceros con 99,9%
de martensita.
15
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Fig.1.10 Efecto del tiempo de revenido sobre la dureza de los aceros de carbonomolibdeno con diferentes contenidos de carbono.
Fig.1.11 Efecto del contenido de carbono y la temperatura de revenido en la dureza a
temperatura ambiente de tres aceros de molibdeno el tiempo de revenido:1hora.
16
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
1.4 CONTENIDO DE ELEMENTOS DE ALEACIÓN
El principal objetivo de añadir elementos de aleación al acero es para aumentar la
templabilidad, es decir, la capacidad del acero para formar martensita durante el
temple. El efecto general de los elementos de aleación en revenido es retardar de la
tasa de ablandamiento, especialmente a las altas temperaturas de revenido.
Por lo tanto, para alcanzar una determinada dureza en un mismo período de tiempo,
los aceros aleados requieren temperaturas más altas de revenido que los aceros al
carbono. Los elementos de aleación se pueden caracterizar como formadores o no
formadores de carburos.
Elementos tales como Ni, Si, Al y Mn, que tienen poca o ninguna tendencia a formar
carburos, se mantienen esencialmente en solución sólida de la ferrita y sólo tienen un
efecto menor sobre la dureza del templado. El endurecimiento debido a la presencia
de estos elementos se produce principalmente a través de endurecimiento por
solución sólida de la ferrita.
Los elementos formadores de carburos (Cr, Mo, W, V, Nb y Ti) retardan las etapas
del revenido, desplazándolas hacia temperaturas mayores en comparación con los
aceros al carbono, dando origen a carburos aleados complejos. Este efecto no es
considerable a baja temperatura de revenido cuando se forma Fe 3 C, sin embargo, a
temperaturas más altas la dureza disminuye lentamente con la temperatura de
revenido.
El aumento en la dureza debido a la adición de diferentes elementos de aleación
para temperaturas de revenido entre 205 y 705 °C se muestra en la figura 1.12.
17
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Fig.1.12 Aumento en la dureza debido a la adición de diferentes elementos de
aleación para temperaturas de revenido entre 205 y 705 °C
16
.
Los elementos fuertemente formadores de carburos, tales como el cromo, molibdeno
y vanadio, son más eficaces en el aumento de la dureza a temperaturas superiores a
205 °C. Se ha encontrado que el silicio actúa sobre el aumento de la dureza a los
315 °C. El aumento en la dureza causada por el fósforo, níquel y silicio puede ser
atribuido al endurecimiento por sólido-solución. El manganeso es más efectivo en el
aumento de la dureza a temperaturas más altas de revenido.
Los elementos formadores de carburos retardan la coalescencia de la cementita,
formando numerosas partículas finas y dispersas de carburos aleados. Bajo ciertas
condiciones, con altas niveles de aleación, la dureza puede aumentar; este efecto se
conoce como endurecimiento secundario.
El efecto del contenido de molibdeno sobre el comportamiento durante revenido del
acero con 0,35% de C se muestra en la figura 1.13. A medida que aumenta el
contenido de molibdeno, se incremente el efecto del endurecimiento secundario.
18
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Se plantea que efectos sinérgicos de varias combinaciones de elementos de aleación
pueden ocurrir, por ejemplo: el cromo tiende a producir endurecimiento secundario a
una temperatura más baja que en el caso del molibdeno. Sin embargo, la
combinación de cromo y molibdeno produce una curva de dureza en función de la
temperatura de revenido con pico a una temperatura menor de la que provoca el pico
de dureza cuando solo está presente el molibdeno, tal como ocurre en el acero H11
(0,35% C, 5% Cr, 1.5% Mo, y 0,4% V, figura 1.12)
Fig. 1.13 Influencia del contenido de molibdeno sobre la dureza del acero con 0,35%
de C revenido a diferentes temperaturas 5.
Fig.1.14 Variación de la dureza con la temperatura de revenido del acero H11.
19
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
1.5 PROCEDIMIENTOS DEL REVENIDO
El revenido puede realizarse por calentamiento total o de determinas zonas de las
piezas, durante el tiempo suficiente para que se desarrollen los mecanismos del
revenido hasta el punto requerido en dependencia de la dureza a obtener.
El proceso de revenido puede realizarse en hornos de convección o de sales
fundidas, en baños de aceite caliente o de metal fundido. La selección del tipo de
horno depende principalmente del número y tamaño de las piezas y de la
temperatura deseada. La Tabla 1.2 muestra especificaciones para el uso de
diferentes equipos de revenido.
Tabla 1.2 Especificaciones para el uso de diferentes equipos de revenido.
Tipo de
equipo
Rango de
temperatura
ºC
Horno de
conversión
50-750
Baño de
sales
160-750
Baño de
aceite
≤250
Metal
fundido
≥390
Condiciones de servicio
Para grandes volúmenes de pieza. , comúnmente
pulidas; de carga variables que hacen el control
de la temperatura sea mas fácil.
Calentamiento rápido y uniforme, para volúmenes
bajos y medio, no deben utilizarse para piezas
con configuraciones difícil de limpiar.
Buena si la exposición son largamente deseadas,
es necesario una ventilación especial, como el
control de la llama.
Calentamiento muy rápido, es necesario
dispositivos especiales, (alta densidad).
1.6 FENÓMENOS DE FRAGILIZACIÓN EN EL REVENIDO
Se denomina fragilidad de la martensita revenida (FMR) al fenómeno que ocurre en
los aceros revenidos entre 250 y 370 ºC, es también denominada de fragilidad azul
porque ocurre en temperaturas que provocan una oxidación azulada en el acero.
Esta fragilización se desarrolla debido a la precipitación de la cementita en los
contornos de grano y entre las agujas de martensita, pudiendo estar asociada o no la
segregación de los átomos de impureza 17 . Por esta razón este intervalo de
20
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
temperatura debe ser evitado en la práctica, aunque en el mismo se pueda aumentar
el límite de resistencia a la tracción. Tanto la fractura intergranular como la fractura
transgranular son observadas en la 2.
A continuación se describe el efecto de los elementos de aleación en el revenido de
los aceros 18
Mn - Aumenta la dureza de la martensita revenida atrasando la coalescencia de los
carburos, lo que entorpece el crecimiento de grano en la matriz ferrítica.
Ni – Influye poco en la dureza del revenido, no es un formador de carburo, pero actúa
como un ligero incremento de la resistencia de la solución sólida.
Cu - Precipita cuando el acero es calentado entre 425 y 650 ºC y así puede producir
un grado de endurecimiento por precipitación.
Sí - Aumenta la dureza de la martensita revenida. También atrasa el ablandamiento a
316 ºC e inhibe la conversión del carburo  en cementita.
Mo - Retarda el ablandamiento de la martensita. Arriba de 540 ºC se particiona en la
fase de carburo, creando pequeñas y numerosas partículas de carburos. Además,
reduce la susceptibilidad a la fragilidad del revenimiento.
Cr - Potente formador de carburo atrasa el ablandamiento de la martensita y las
coalescencias de los carburos sustituyendo algunos átomos de Fe de la Fe 3 C.
V - Formador de carburo más potente que el Cr y el Mo exhibiendo un efecto más
acentuado en aleaciones equivalentes. El efecto intenso del V se debe la formación
de un carburo aleado que sustituye a Fe 3 C en altas temperaturas de revenido y
permanece como una dispersión fina hasta la temperatura A 1 .
W - Potencial formador de carburo que se comporta como el Mo en los aceros
comunes.
Ti, Nb y Zr - Potenciales formadores de carburos.
B - No provoca ningún efecto en las características del revenido de la martensita,
aunque un efecto prejudicial en la tenacidad pueda ser resultado de la
transformación de productos no martensíticos.
El otro tipo de fragilidad es denominado fragilización del revenido y ocurre en el
intervalo de temperaturas entre 450 y 600 ºC. Esta fragilidad está estrechamente
21
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
relacionada a la segregación de las impurezas próxima a los contornos de grano de
la austenita. La susceptibilidad a esta fragilidad aumenta con la presencia de los
elementos de aleación Mn, Cr y Ni 18.
La combinación de la segregación de las impurezas tales como S y P en los
contornos de grano de la austenita durante la austenitización y la formación de la
cementita en los contornos de granos antiguos de la austenita durante el revenido
son responsables por el modo de fractura intergranular en la fragilización de la
martensita revenida. El modo de fractura transgranular es causado por la formación
de la cementita entre los listones paralelos de martensita durante el revenido.
1.7 MODELOS PARAMÉTRICOS DE REVENIDO
El proceso de revenido es dependiente tanto de la temperatura como del tiempo. La
elección inapropiada de estos parámetros puede afectar potencialmente a
fragilización del revenido, el alivio de las tensiones, el agrietamiento por corrosión
bajo tensión, la dureza, la tenacidad y la transformación de la austenita retenida.
Un parámetro de revenido (P), combinando el tiempo y la temperatura, ha sido
propuesto a fin de interpretar los efectos del revenido en la dureza de los aceros
previamente templados 19 , en ese sentido se establece que la hipótesis más obvia de
la relación entre el tiempo y la temperatura de revenido es aquélla que asume la
forma de la ecuación de difusión. Sobre la base del estudio del comportamiento de
seis aceros al carbono - cuya cantidad de carbono varió entre 0,31 y 1,51 % - se
establece que la dureza es una función del producto:
t exp (-Q/RT)
(1.1)
donde:
t es el tiempo de revenido en (s)
T es la temperatura (absoluta) de revenido en (K)
21
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
R la constante ideal de los gases, 8.3J/mol 0K
Q una función de la dureza (H)
Considerando la teoría de la velocidad de reacción:
t 0 = texp (-Q/RT)
(1.2)
Reescribiendo la ecuación (1.2) en la forma logarítmica, se tiene:
logt 0 = logt – (Q / 2,3RT)
(1.3)
Reordenando la ecuación (1.3) tenemos:
P = Q / 2,3R = T (logt - logt 0 )
(1. 4)
Haciendo C = - Log t0 y sustituyendo en la ecuación (1.4), se tiene que el parámetro
de revenido P:
P = T (C + logt)
(1.5)
La ecuación 1.5 quedó conocida como el parámetro de revenido de Hollomon-Jaffe19.
Para calcular el valor de la constante C basta considerar que la misma dureza puede
ser alcanzada por diferentes combinaciones de tiempo y temperatura, generando el
mismo valor para el parámetro de revenido:
P1 = P2
T 1 (C + logt 1 ) = T 2 (C + logt 2 ) ( 1.6)
Al utilizar la ecuación 1.5 para relacionar los datos de dureza, tiempo y temperatura
de revenido se verifica que el ajuste queda en ±1HRc, excepto para los aceros al
carbono con 0,97% C y aceros con austenita retenida; mientras que el valor de la
constante C varia para cada tipo de acero, de manera que disminuye linealmente con
el aumento de la cantidad de carbono.
Se propone C=19,5 para los aceros y aleaciones con cantidad de carbono variando
de 0,25 a 0,4%, C=15 para aceros herramienta con contenido de carbono entre 0,9 y
1,2%. Cuando no hay endurecimiento secundario la dureza varía linealmente en un
intervalo considerable. La Figura 1.15 muestra uno de los nomogramas basados en
el parámetro Hollomon-Jaffe 19.
22
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Figura. 1.15: Nomograma ilustrando la relación tiempo de revenido, temperatura de
revenido y el parámetro de Hollomon-Jaffe19.
Sobre la base de curvas de revenido para los aceros inoxidables y para el acero AISI
4340, como muestra la Figura 16
20
, y considerando el trabajo de Hollomon y Jaffe ,
se modificó el parámetro de revenido P utilizado para predecir la dureza de los
aceros revenidos20. La ecuación presenta tal modificación que consistió apenas en
atribuir un valor fijo para la constante C igual a 20:
P = T (20 + logt) (1.7)
Donde: T es la temperatura en escala absoluta y t es tiempo de revenido en horas.
23
__________________ REVISIÓN DE LA LITERATURA
Figura.1.16: Curva maestra de revenido para el acero AISI 4340 templado en aceite
después de la austenitización a 816°C 20
24
______________________ MATERIALES Y MÉTODOS
2. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 MATERIAL UTILIZADO
Se utiliza una pancha de acero del tipo 30XГC con espesor de 8mm,
cuya composición química nominal se muestra en la tabla 2.1 y con propiedades
mecánicas en estado de entrega según norma GOST 4543-48 (tabla 2.2)
Tabla 2.1: Composición química nominal del acero 30XГC
21
21
.
.
C
Mn
Si
Cr
Ni
P
Ø(mm )
Fragilidad en frío
0.280.34
0.801.10
0.901.20
1.801.10
<=
0. 40
<=
0.040
25
-20
Tabla 2.2. Propiedades mecánicas del acero 30XГCA en estado de entrega, según
norma GOST 4543-48 21.
Tensión
de
Fluencia
kgf/mm²
80
Tensión Resiliencia Elongación Estricción Diámetro Umbral de
de
kgf/cm²
relativa
relativa
Critico
Fragilidad
Rotura
%
%
mm
en frío
o
kgf/mm²
C
110
45
10
45
25
-20
2.2 RÉGIMEN DE TRATAMIENTO TÉRMICO APLICADO
Las muestras fueron tratadas térmicamente a una temperatura de temple de 880 ºC
durante un tiempo de 480 s en atmósfera de aire y enfriadas bruscamente en un
baño de agua con agitación. Posteriormente se le aplicó revenido a temperaturas
entre 200 y 600 ºC a intervalos de 100 ºC, durante un tiempo de permanencia de
3600 s en atmósfera de aire.
25
______________________ MATERIALES Y MÉTODOS
En ambos casos se utilizó una mufla con sistema de control de temperatura
automatizado. El calentamiento se realizó con la introducción de las piezas en la
mufla una ves que la misma alcanza la temperatura de tratamiento térmico.
Fig. 2.1 Mufla con sistema de control de temperatura automatizado.
26
______________________ MATERIALES Y MÉTODOS
2.3 CARACTERIZACIÓN METALOGRÁFICA
Las probetas para el análisis metalográfico fueron desbastadas con papel esmeril de
100, 240, 300, 400, 600, y 800; mientras que el pulido mecánico se realizó con paño
y óxido de cromo como abrasivo. El ataque químico se realizó por inmersión en nital
al 1 % durante 10 s.
La observación de la microestructura y la toma de microfotografías se realizaron con
ayuda de un microscopio óptico metalográfico marca Heckert, con aumento máximo
de 800X y cámara digital de adquisición de imagen acoplada.
2.4 MEDICIÓN DE DUREZA
Para la medición de dureza se empleó un microdurómetro Shimadzu con carga de 1
Kg/f, aplicada durante10s, según la norma ASTM
22
. Se realizaron 10 mediciones en
cada condición de tratamiento térmico analizada, procesadas estadísticamente para
determinar la media y el intervalo de confianza.
27
______________________ MATERIALES Y MÉTODOS
Fig. 2.2Microdurómetro Shimadzu del Centro de Investigaciones de Soldadura
28
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
3. RESULTADOS Y DISCUSION
En el acero 30XГC, con el temple en agua desde los 880 °C, se alcanza una dureza de
589 HV (alrededor de 55 HRc) y una microestructura compuesta fundamentalmente por
placas de martensita y restos de austenita residual (figura 3.1 ).
Figura 3.1. Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 °C,
compuesta fundamentalmente por placas de martensita.
El valor de dureza obtenido (55 HRc) es superior al valor reportado de la dureza
después del temple con estructura totalmente martensítica de un acero no aleado
con cantidad de carbono en el mismo rango de la cantidad de carbono nominal del
acero 30XГC (49 HRc para 0.28 %C y 53 HRc para 0.34 %C en aceros no aleados y
resulta equivalente a la dureza de un acero con 0.38 %C, que es superior a la
cantidad nominal del acero 30XГC
23
.
De este análisis se podría inferir un efecto endurecedor adicional probablemente
asociado con la presencia de elementos de aleación en el acero 30XГC, sin
29
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
embargo existe el consenso de que los elementos de aleación no tienen un efecto
determinante en cuanto al valor de la dureza del acero templado, siendo fundamental
en este sentido el efecto del carbono; mientras que los elementos de aleación
determinan la templabilidad.
A pesar de estas discrepancias, se tiene, por otro lado, que el valor de dureza
obtenido es consistente con el valor de 575 HV reportado para un acero no aleado
con 0.33 %C templado en aceite desde 860 °C; para el cual, incluso, se reporta una
dureza considerablemente superior (687 HV) luego del temple desde 860 °C en
solución salina fría de discos con 1 mm de espesor
24
.
Los resultados de los valores de dureza obtenidos para las diferentes temperaturas
de revenido se muestran en la Fig. 3.2 donde se aprecia una caída paulatina de la
dureza en la medida que aumenta la temperatura de revenido.
El análisis de regresión de los datos obtenidos conlleva al modelo estadístico
expresado por la ecuación 3.1, caracterizado por un polinomio de tercer orden con un
ajuste muy satisfactorio que justifica su empleo con carácter predictivo con un nivel
de significación superior al 0.001 (tabla 3.1)
25
.
HV=367+0.94T-0.0028T2+1.8*10-6T3 … (3.1)
30
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
475
450
425
Dureza, HV1
400
375
350
325
300
275
250
200
250
300
350
400
450
500
550
600
o
Temperatura, C
Fig.3.2 Puntos experimentales y curva del modelo estadístico del ajuste de los datos
que muestran la variación de la dureza del acero 30XГC en función de la temperatura
de revenido.
Aplicando la diferenciación a la ecuación 3.1 (ecuaciones 3.2 y 3.3), se obtiene que
dentro del rango de valores de la temperatura de revenido estudiado hay un
incremento significativo de la razón instantánea de cambio de la dureza con respecto
a la temperatura, expresado por la primera derivada de la ecuación 3.1 (Fig.3.3)
[matemat]. Dicho cambio se acentúa paulatinamente con el incremento de la
temperatura de revenido desde 200 °C hasta 573 °C, expresado por el hecho de que
la primera y la segunda derivadas son negativas ambas; a partir de 573 °C el referido
cambio se atenúa, expresado por la diferencia de signo entre ambas derivadas (Fig.
3.2 y 3.3.).
Tabla 3.1. Resultados del análisis de varianza aplicado en el ajuste de los datos
experimentales al modelo expresado por la ecuación 3.1.
31
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
Tabla 3.1. Resultados del análisis de varianza aplicado en el ajuste de los datos
experimentales al modelo expresado por la ecuación 3.1.
Parametros
A
B1
B2
B3
R2
0.99995
Valor
367
0.94
-0.00286
1.7*10-6
R2 Aj.
0.99992
SCM1/2
0.61417
N
9
Error
18.61
0.015
4.1*10-4
3.4*10-7
Valor t
19.71
6.00
-6.9
5.28
Prob>|t|
<0.0001
0.0018
0.0004
0.0032
ANOVA
Modelo
Error
Total
grados
libert.
3
5
8
suma
cuadrados
37087
1.886
37089
cuadrado
medio
12362
0.3772
F
cal
32774
Prob>F
<0.0001
dHV/dT=0.94-0.0058T+0.0000054T2 ... (3.2)
d2HV/dT2=0.0000108T-0.0058 ... (3.3)
0.0
-0.1
d HV / d T
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
200
250
300
350
400
450
500
550
600
o
Temperatura, C
Fig. 3.3 Razón de cambio instantánea de la dureza con respecto a la temperatura de
revenido (primera derivada de la ecuación 3.1).
32
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
0.001
0.000
o
537 C
2
d HV/dT
2
-0.001
-0.002
-0.003
-0.004
200
250
300
350
400
450
500
550
600
o
Temperatura, C
Fig.3.4. Razón de cambio instantánea de la razón de cambio instantánea de la
dureza con respecto a la temperatura de revenido (primera derivada de la ecuación
3.2).
El comportamiento de la dureza con respecto a la temperatura de revenido resulta
ser una expresión evidente de los cambios microestructurales que ocurren en el
acero durante el revenido.
El revenido a 200 °C origina la transformación de la martensita de temple (figura 3.5)
en martensita de revenido, lo que se evidencia por el oscurecimiento de la misma,
que es provocado por la precipitación de finos carburos  que no se resuelven por
microscopía óptica; esta precipitación provoca una pérdida de tetragonalidad de la
martensita que es responsable de la caída de la dureza, también, ocurre la
descomposición parcial de la austenita retenida quedando lagunas aisladas de la
misma con forma regular bien establecida (figura 3.5).
33
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
La transformación microestructural que se desarrolla con el revenido a 200 °C
provoca una considerable disminución de la dureza obtenida con el temple, pasando
de 589 HV a 455 HV (134 unidades de dureza HV) respectivamente.
Figura 3.5 Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 °C y
revenido a 200
o
C durante 1 h, compuesta fundamentalmente por placas de
martensita revenida y lagunas de austenita residual.
Con el revenido a 300 °C, cualitativamente, se mantiene una estructura similar a la
obtenida con el revenido a 200 °C; pero se aprecia una ligera disminución de la
cantidad de austenita residual y una tonalidad gris más clara de la martensita de
revenido asociada con la coalescencia de los carburos  (figura 3. 6).
El hecho de no observarse cambios significativos de la microestructura con el
revenido a 300 °C, con relación al revenido a 200 °C, es consistente con el
comportamiento de la razón de cambio de la dureza con respecto a la temperatura
expresado en un descenso de la dureza de 455 HV a 440 HV (apenas 15 unidades
de dureza HV en 100 °C).
34
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
Figura 3.6. Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 oC y
revenido a 300 °C durante 1 h, compuesta fundamentalmente por placas de
martensita revenida y lagunas de austenita residual en menor cantidad que para el
revenido a 200 °C.
Con el revenido a 400 °C comienzan a observarse carburos cementíticos coalescidos
en una matríz ferritíca y desaparece la austenita residual (figura 3.7), estos cambios
microsestructurales – relacionados con la pérdida total de la tetragonalidad del hierro
 originando ferrita en lugar de martensita de revenido y carburos cementíticos traen consigo una disminución un tanto más significativa de la dureza que pasa a 401
HV, lo que representa una disminución en 39 unidades de dureza HV en 100 °C,
comparada con el valor 440 HV obtenido con el revenido a 300 °C.
35
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
Figura 3.7. Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 °C y
revenido a 400 °C durante 1 h, compuesta por carburos cementíticos que comienzan
a coalescer en una matríz ferrítica.
Con el revenido a 500 °C la dureza disminuye a 346 HV, lo que representa una
reducción de 55 unidades de dureza HV en 100 °C comparada con el valor 401 HV
obtenido con el revenido a 400 °C.
Se destaca que el valor de dureza obtenido con el revenido a 500 °C (346 HV) es
notablemente superior a los valores de dureza reportados para el revenido a 530 °C
del acero no aleado con cantidad de carbono en el mismo rango de la cantidad de
carbono nominal del acero 30XГC: 251 HV para el acero no aleado con 0.28 %C y
299 HV con 0.34 %C [de ferri]. Este resultado confirma el papel que juegan los
elementos de aleación en desplazar hacia valores más altos de temperaturas la
caída de la resistencia mecánica que se observa en el acero al carbono
26
.
Con el revenido a 600 °C la dureza disminuye a 288 HV, lo que representa una
reducción de 58 unidades de dureza HV en 100 °C comparada con el valor 346 HV
obtenido con el revenido a 500 °C.
36
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
La reducción más intensa de la dureza en el intervalo de temperaturas de revenido
entre 500 y 600 °C encuentra su origen en los cambios observados en la
microestructura. El revenido a 500 °C contribuye al fenómeno de coalescencia y
crecimiento de carburos cementíticos (figura 3.8), que se hace más intenso con el
revenido a 600 oC (figura 3.9). Estos cambios de la estructura traen consigo la mayor
disminución de la dureza y un incremento considerable de la razón de cambio de la
misma con respecto a la temperatura de revenido, que se asocian con el incremento
de la distancia entre partículas de precipitados y por consiguiente con la reducción el
efecto del mecanismo de endurecimiento por precipitación.
Figura 3.8. Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 °C y
revenido a 500 °C durante 1 h, compuesta por carburos cementíticos coalescidos y
engrosados en una matríz ferrítica.
37
_____________________ RESULTADOS Y DISCUSION
Figura 3.9. Microestructura del acero 30XГC con temple en agua desde los 880 °C y
revenido a 600 °C durante 1 h, compuesta por carburos cementíticos densamente
coalescidos y engrosados en una matríz ferrítica.
38
_____________________________ CONCLUSIONES
4. CONCLUSIONES
En el acero 30XГC:
Con el temple en agua desde los 880 °C, se alcanza una dureza de 589 HV y una
microestructura compuesta fundamentalmente por placas de martensita y restos de
austenita residual; el posterior revenido a 200 °C hace que la dureza disminuya en
134 unidades HV, debido a la transformación de la martensita de temple en
martensita de revenido con presencia de finos carburos .
Con el revenido a 300 °C, cualitativamente, se mantiene una estructura similar a la
obtenida con el revenido a 200 °C lo que implica un discreto descenso de la dureza
de 455 HV a 440 HV (apenas 15 unidades de dureza HV en 100 °C).
El revenido a 400 °C trae consigo una reducción un tanto más significativa de la
dureza que pasa a 401 HV, comparada con el valor 440 HV obtenido con el revenido
a 300 °C, este efecto se asocia con que comienzan a observarse carburos
cementíticos coalescidos en una matríz ferrítica y desaparece la austenita residual.
El revenido a 500 °C contribuye al fenómeno de coalescencia y crecimiento de
carburos cementíticos, que se hace más intenso con el revenido a 600 °C; trayendo
consigo la mayor, aunque similar, reducción de dureza en 100 °C (55 y 58 unidades
de dureza HV respectivamente).
39
__________________________ RECOMENDACIONES
5. RECOMENDACIONES
1. Estudiar otras variantes de tratamiento térmico del acero 30XГC, así como su
efecto sobre diferentes parámetros de las propiedades mecánicas.
2. Realizar estudio del régimen térmico a diferentes temperaturas de temple.
3. Utilizar otros medios de enfriamiento en el temple para analizar su
comportamiento.
40
__________________REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1
Krauss, G.Principles of heat treatment of steel. Materials Park: American Society for
Metals, p.187-227, 1990.
2
American Society for Metals. Metals Handbook: Heat treating, v.4.Materials Park:
ASM International, 1998.
3
Totten, G E; Bates, C.E.; Clinton, N.A. Handbook of quenchants and quenching
technology. Materials Park: ASM International, 1993.
4
Callister, W D. Cincia e engenharia dos materiais: uma introduo. Rio de Janeiro:
Livros técnicos e científicos, 2002.
5
Cohen, M. The strengthening of steel. Transactions TMS-AIME, v.224, p.638-675,
1962.
6
Roberts, C, S, Auerbach B.L, and M. Cohen, The Mechanism and Kinetics of the
First Stage of Tempering, Trans. ASM, Vol 45, p 576-604, 1953.
7
Lemen B.S,t, B.L. Auerbach, and M. Cohen, Microstructural Changes on Tempering
Iron Carbon Alloys, Trans. ASM, Vol 46, p 851-881, 1954.
8
Werner F.E, B.L. Auerbach, and M. Cohen, The Tempering of Iron Carbon
Martensitic Crystals, Trans. ASM, Vol 49, p 823-841, 1957.
9
Speich G.R, Tempered Ferrous Martensitic Structures, in Metals Handbook, Vol 8,
8th ed., American Society for Metals, p 202-204, 1973.
10
G.R. Speich and W.C. Leslie, Tempering of Steel, Metall. Trans., Vol 3, p 1043-
1054, 1972.
11
Nagakura S.Hirotsu Y. Kusunoki M, T. Suzuki, and Y. Nakamura, Crystallographic
Study of the Tempering of Martensitic Carbon Steel by Electron Microscopy and
Diffraction, Metall. Trans. A, Vol 14A, p 1025-1031, 1983.
12
Krauss G. Tempering and Structural Change in Ferrous Martensitic Structures, in
Phase Instrumentations in Ferrous Alloys, A.R. Marder and J.I. Goldstein, Ed., TMSAIME, p 101-123, 1984.
41
__________________REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
13
Modern Steels and Their Properties, Handbook 2757, 7th ed., Bethlehem Steel
Corporation, 1972.
14
Bain E.C. and Paxton H.W, Alloying Elements in Steel, American Society for
Metals, p 185, 197, 1966.
15
Grange R.A. and Baughman R.W, Trans. ASM, Vol 48, p 165-167, 1956.
16
Materkowski J.P. and Krauss G., Tempered Martensite Embrittlement in SAE 4340
Steel, Metall. Trans. A, Vol 10A, p 1643-1651, 1979.
17
Vatavuk, J.; Canale, L. C. F. Steel failures due to tempering and Isothermal heat
treatment. Canale l. C. F. et al. Failure analysis of heat treated, 2008.
18
Brooks, C. Principles of the heat treatment of plain carbon and low alloy steels.
Materials Park, OH: ASM International,1996.
19
Holloman J.H and Jaffe L.D, Time-Temperature Relations in Tempering Steels,
Trans. AIME, Vol 162, p 223-249, 1945.
20
Nehrberg, A E.Master curves simplify stainless tempering.Steel,v.127,p72-76,
1950.
21
Gost 4543: Alloyed Construction Steel Specifications
22
ASTM E 92-82 Standard Test Method for Vickers Hardnees-2003.
23
ASM Handbook: volume 4. Heat Treating 2010.
24
De Ferri metallographia: metallographic atlas of iron, steel and cast iron.1996.
25
26
Estadistic
Honey kombe K. Steel: microstructure and propirties. ASM. 1981.
41