procesos y usos del acero
Antecedentes Cualquier acero para maquinar componentes y obtener un producto final es llamado acero grado herramienta. Estos aceros tienen la capacidad de soportar severas condiciones de carga, lo cual es un evento periódico cuando son utilizados para producir una gran cantidad de piezas. La selección del tipo de acero grado herramienta a utilizar depende en gran medida de las condiciones de servicio finales a las que estará expuesto. Algunas de las propiedades que estos materiales incluyen son:( I) elevada resistencia al desgaste durante el corte o abrasión,( II) elevada resistencia y tenacidad,( III) dureza y( IV) capacidad de retener sus propiedades a elevadas temperaturas, lo cual no se logra con aceros al carbono convencionales [ 1 ].
Los aceros grado herramienta son clasificados en función de su aplicación y condiciones de operación, uno de los aceros que son muy utilizados debido a sus propiedades de dureza y alta resistencia al impacto son los aceros AISI-S, como se puede apreciar en la tabla I. Estos aceros son materiales idóneos para realizar operaciones de impacto y cizalla, la combinación de silicio y manganeso hace que estos materiales alcancen valores de dureza superiores a los 60 RC [ 2 ].
Es sabido que estos aceros son endurecidos por proceso térmico de temple y revenido, seguido en un relevado de esfuerzos con el propósito de lograr las propiedades mecánicas máximas finales. Algunos estudios muestran que no solamente pueden ser endurecidos mediante temple y revenido, sino que, con el uso de carbonización al vacío y tratamientos superficiales se logran obtener propiedades mecánicas con excelente comportamiento posterior [ 3 ].
Sin embargo resulta un tanto costoso por lo que es necesario emplear métodos experimentales de análisis para lograr un control adecuado en cuanto a temperatura, tiempo, medio de temple y atmosfera y de esta manera obtener las condiciones óptimas de las variables del proceso del tratamiento térmico. El objetivo de esta investigación es determinar las condiciones de temperatura y tiempo para lograr las propiedades mecánicas finales máximas en un acero S7 empleando una metodología experimental estadística.
Tabla I. Composición química de aceros grado herramienta resistentes al impacto. |
ACEROS RESISTENTES AL IMPACTO, GRUPO S |
DESIGNACIÓN |
COMPOSICION QUÍMICA EN % |
AISI |
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
V |
W |
Mo |
S 1 |
0.40 – 0.55 |
0.10 – 0.40 |
0.15 – 1.20 |
1.00 – 1.80 |
|
0.15 – 0.30 |
1.50 – 3.00 |
0.50 máx. |
S 2 |
0.40 – 0.55 |
0.30 – 0.50 |
0.90 – 1.20 |
|
|
0.50 máx. |
|
0.30 – 0.60 |
S 4 |
0.50 – 0.65 |
0.60 – 0.95 |
1.75 – 2.25 |
0.10 – 0.50 |
|
0.10 – 0.35 |
|
|
S 5 |
0.50 – 0.65 |
0.60 – 1.00 |
1.75 – 2.25 |
0.10 – 0.50 |
|
0.15 – 0.35 |
|
0.20 – 1.35 |
S6 |
0.40 – 0.50 |
1.20 – 1.50 |
2.00 – 2.50 |
1.20 – 1.50 |
|
0.20 – 0.40 |
|
0.30 – 0.50 |
S7 |
0.45 – 0.55 |
0.20 – 0.90 |
0.20 – 1.00 |
3.00 – 3.50 |
|
0.35 máx. |
|
1.30 – 1.80 |
Procedimiento experimental
Con el propósito de establecer las mejores condiciones de tratamiento térmico de austenizado y revenido del acero grado herramienta seleccionada para el presente estudio, se realizó un diseño de experimentos tipo 2 a la 2 más 3, dando como resultado 12 pruebas. La Tabla II muestra el diseño de experimentos con las variables de temperaturas y tiempos de tratamientos térmicos.
Tabla II. Diseño de experimentos de los tratamientos térmicos.
Muestra
Temperatura de austenización(° C)
Tiempo de revenido( min)
Temperatura de revenido(° C)
1 |
940 |
30 |
205 |
2 |
940 |
45 |
205 |
3 |
940 |
60 |
205 |
4 |
940 |
30 |
220 |
5 |
940 |
45 |
220 |
6 |
940 |
60 |
220 |
7 |
960 |
30 |
205 |
8 |
960 |
45 |
205 |
9 |
960 |
60 |
205 |
10 |
960 |
30 |
220 |
11 |
960 |
45 |
220 |
12 |
960 |
60 |
220 |
29 HIERRO yACERO / AIST MÉXICO