procesos y usos del acero
teriales fueron correctamente preparados metalográficamente antes de los tratamientos térmicos y se obtuvo la resistencia a la indentación con una prueba de dureza Vickers.
Tratamientos térmicos Se obtuvieron tres muestras de cada acero de 4 mm de diámetro y con un peso de entre 30-50 mg para una prueba de análisis térmico diferencial( DTA por sus siglas en inglés). Los parámetros usados en la prueba de DTA fue un calentamiento hasta 900 º C, con una velocidad de 10 º K / min en una atmósfera de argón. Con esta prueba se obtuvieron las temperaturas críticas de transformación Ac 3 para determinar la mejor ruta de tratamiento térmico.
Resultados y discusión Los aceros se caracterizaron antes de los tratamientos térmicos y se obtuvo mediciones de dureza Vickers, ambos aceros mostraron una microestructura inicial ferrítica-perlítica, en el caso del 22MnB5 se observó una estructura más fina debido a que es un acero laminado a diferencia del 15B34 que es un acero producido por laminado en caliente. La figura 1 muestra la microestructura inicial de ambos aceros antes de aplicarles los diversos tratamientos térmicos, se puede distinguir las bandas de ferrita( gris claro) y perlita( negro) que conforman la microestructura.
Con la química de cada material se calcularon los diagramas de transformación de enfriamiento continuo( CTT, por sus siglas en inglés) con ayuda del software JMatProÒ y se verificó la templabilidad de los materiales, así como las distintas fases que se pueden obtener variando las velocidades de enfriamiento.
Los resultados del DTA arrojaron las temperaturas críticas de transformación, seguido a esto se seleccionaron tres temperaturas de austenizado y tres velocidades de calentamiento para evaluar su efecto en las propiedades finales del material. La primera temperatura fue seleccionada cerca de su temperatura crítica Ac 3 denominada T 1 y las dos siguientes T 1 + 25 º C y más
T 1
+ 50 º C respectivamente, para asegurar tener un homogenizado completo del acero este se calentó 50 º C por arriba de su temperatura Ac 3
[ 1 ].
La tabla II muestra las temperaturas de austenizado seleccionadas para cada acero.
Figura 1. Metalografía del material base antes de los tratamientos térmicos, Nital, 100x: a) 22MnB5, b) 15B34.
En la figura 2 se muestran los resultados de la simulación de los diagramas CCT con ayuda del software JMatPro ®, los diagramas muestran la microestructura que se puede obtener con las diferentes velocidades de enfriamiento, para el interés de este trabajo se buscó alcanzar la transformación martensítica para emular el resultado final del estampado en caliente y así medir sus propiedades.
Tabla II. Temperaturas de austenizado para los dos aceros. |
Temperatura |
15B34 |
22MnB5 |
T1 |
830 º C |
855 º C |
T2 |
805 º C |
830 º C |
T3 |
780 º C |
805 º C |
Como se mencionó anteriormente, el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la velocidad de calentamiento durante el austenizado en estos aceros. Las velocidades seleccionadas para este trabajo fueron 2.5 º C / s, 25 º C / s y 75 º C / s, todas con un tiempo de austenizado de 5 minutos.
Los tratamientos térmicos se realizaron en un simulador termomecánico Gleeble 3500. Para medir los gradientes de temperatura en las probetas se soldó un termopar tipo k en el centro de la probeta y partiendo de este, otro a 5 y otro a 10 mm, estos termopares dictan la alimentación de la Gleeble a la probeta. Después de que el material logró la temperatura y tiempo deseado se aplicó un temple en helio para alcanzar la transformación martensítica. Posteriormente, se obtuvieron muestras de cada tratamiento para evaluar la microestructura resultante y sus características mecánicas mediante diversas técnicas de caracterización.
Figura 2. Diagramas CCT: a) 22MnB5 y b) 15B34.
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