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