TRABAJO-MINERO-METALICO.doc

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Scientia et Technica Año XVII, No 50, Abril de 2012. Universidad Tecnolóica de !ereira. ISSN 0122"1#01 22

$%re&a e'ectiva de %na ca(a ce)entada en %naat)ós'era endot*r)ica a (artir de )etano, en

aceros de ba+o carbono.

Resumen — En el presente trabajo se presenta un

procedimiento para evaluar la dureza efectiva en la capa

cementada, en dos tipos de aceros AISI/SAE 8620 !020 en

los "ue se re"uiere ase#urar una dureza de $% a 62 &'( )asta

una profundidad superior a 0*% mm* El procedimiento

propuesto fue corroborado complementado con an+lisis

metalo#r+fico*

Palabras clave— Endotrmica, atm-sfera controlada,

cementaci-n, martensita, dureza 'oc.ell*

I. INT-$UI/N

os aceros %e se so)eten a (rocesos ter)o%)icos co)ola ce)entación, (or lo eneral tienen %n contenido )34i)ode 0.25, en (eso de carbono, en este traba+o se haneval%ado dos de esos aceros con i%al (orcenta+e decarbono 60.17"0.28 en (eso de carbono9 : di'erentecontenido de ele)entos de aleación; los acerosseleccionados '%eron< el acero AISI=SA> 7?20, %n acero

(ara ce)entación aleado con ro)o"N%el"@olibdeno (ara ce)entación de ace(table te)(labilidad, %e en elestado ce)entado : te)(lado o'rece b%ena d%re&a

s%(er'icial : tenacidad en el ncleo; : el aceros AISI=SA>1020, %n acero si)(le al carbono %e se %tili&a (ara la'abricación de (ie&as estr%ct%rales o de )a%inaria de)ediana resistencia : b%ena tenacidad, (%ede %tili&arsece)entado te)(lado : revenido o si)(le)ente calibradoB1"2C.

a (ro'%ndidad de ca(a ce)entada en estos aceros es todaa%ella sección %e, desde la s%(er'icie hacia el centro,tiene %n )a:or (orcenta+e de carbono co)(arado con s%co)(osición %)ica oriinal; sin e)baro, no toda la ca(aenri%ecida en carbono, al ser te)(lada, ad%iere la d%re&aes(erada, %e (ara el caso de )%chas ind%strias es de 77.D

a D1.E ocFGell s%(er'icial 15N 65# a ?8 H9, estacondición se (%ede alcan&ar si se consi%en %na de lassi%ientes sit%aciones< con trans'or)ación con 70 de)artensita en %na ca(a ce)entada con %n contenido decarbono de 0.# en (eso, o trans'or)ación de )artensitadel D5 (ara %na ca(a ce)entada1 con contenido dearbono de 0.5 en (esoB8C.

1 Ineniero de @ateriales, Ineniero de (ro:ectos or(oración >co"

e'iciente

Se (%ede considerar %e en la )a:ora de las (ie&as ce)entadasel es(esor de la ca(a d%ra vara de la c%arta (arte a la )itad60.25 a 0.59 de la (ro'%ndidad de la ca(a ce)entada; a veces enl%ar de hacer re'erencia a la (ro'%ndidad de ca(a ce)entada seseñala sen (re'erencias la ca(a con carbono s%(erior a 0.8 o0.5 de carbono, esto se hace (or %e en ocasiones ese es(esor es casi a(ro4i)ada)ente al de la ca(a d%ra.

os es(esores de la ca(a ce)enta %e nor)al)ente se e)(lean

en las (ie&as de )3%inas : de )otores se (%eden clasi'icar entres r%(os<

19 a(as deladas con )enos de 0.5 )) de es(esor dece)entación. >stas (ro'%ndidades de ce)entación se%tili&an (ara (e%eñas (ie&as de acero al carbono,end%recidas eneral)ente con sales de cian%ro :te)(ladas directa)ente desde la te)(erat%ra dece)entación. >stas deben %sarse sie)(re sin recti'icado

(osterior.29 a(as )edianas de 0.5 a 1.5)). >stos es(esores son

los )3s corrientes (ara la )a:ora de las (ie&as %e se%tili&an en la 'abricación de )3%inas : )otores. Se

(%eden e)(lear ce)entantes sólidos, l%idos oaseosos, con aceros al carbono, d*bil)ente aleados ode alta aleación.

89 a(as de ran es(esor, s%(eriores a 1.5 )). Sonobtenidas eneral)ente, (or ce)entación con )ateriassólidas : con ce)entantes aseosos : al%nas veces,a%n%e )3s rara)ente, con ce)entantes l%idos. ascha(as de blinda+e, %e s%elen 'abricarse con cha(asce)entadas de 8 a E )) son ce)entadas con ases.

>stas condiciones se re%ieren (ara o'recer %na adec%adaresistencia a (ie&as %e en la ind%stria ser3n so)etidas acondiciones de desaste (or abrasión.

>n siste)as %e re%ieren a+%stes (recisos co)o rodillo"b%+e, b%+es"(asador donde la hol%ra (er)isible en el a+%ste es de)34i)o hasta 0.# )) en di3)etro, se re%iere entoncesase%rar %e la ca(a e'ectiva conserve s% d%re&a có)o )ni)ohasta esa (ro'%ndidad; (ara lo c%al el trata)iento dece)entación se diseña de tal )anera %e las (ie&as ad%ieran%na ca(a ce)entada en el rano de 1 a 1.5 )) radial, en la %ela (ro'%ndidad ca(a d%ra oscila entre E# : #0 de la

(ro'%ndidad de la ca(a enri%ecida en carbono. $e esta )anerase (retende ase%rar %e en las (ie&as ensa)bladas, la ca(a

echa de ece(ción< 2? de >nero de 2012echa de Ace(tación< 17 de Abril de 2012



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d%ra sobre(ase la hol%ra (er)itida (ara el a+%steseleccionado 60,#))9 : (or tanto %e el ca)bio de las

(ie&as no se (rod%&ca (or de'ectos en el trata)ientot*r)ico.

Un )*todo (reciso %e se (%ede %tili&ar (ara la )ediciónde la (ro'%ndidad de la ca(a d%ra e'ectiva consiste en la

(re(aración )etalor3'ica de la sección transversal de %na (robeta del redondo tratado t*r)ica)ente %e se deseains(eccionar, en la c%al (osterior)ente se reali&a %n

barrido de )icrod%re&a. >ste )*todo sin e)baro, res%ltadi'cil de i)(le)entar en %na e)(resa %e no c%ente con lain'raestr%ct%ra de laboratorios necesaria lo c%al la obliar3a s%bcontratar el servicio alo %e res%lta (oco (r3ctico

(%es los res%ltados de la (r%eba (odran tardar varios daslo c%al (arali&ara la (rod%cción.

!or lo anterior, en este artc%lo se describe %n )*todo (arains(eccionar la ca(a d%ra e'ectiva : (redecir el (orcenta+ede carbono contenido en la )artensita B8"EC, %e (%eda ser i)(le)entado haciendo %so de los rec%rsos %e %s%al)ente

se enc%entran en %na (lanta de trata)ientos t*r)icos. osres%ltados obtenidos se veri'icaron )ediante an3lisis)etalor3'ico de la ca(a ce)entada.

II. !->$I@I>NT->X!>I@>NTA

A. @ateriales<

Se %tili&aron (robetas cilndricas de dos ti(os de aceros

c%:as es(eci'icaciones : di)ensiones se )%estran en laTabla 1. o)o :a se )encionó, los aceros seleccionadosson co)n)ente %tili&ados en la 'abricación de (ie&asco)o b%+es, (iñones, (asadores : rodillos, con e4ienciasen (ro'%ndidad de ca(a total hasta de 1.2 )). BEC

Aceros AISI=SA>

$i3)etro en)il)etros

onit%d en)il)etros

1020 1#.7 1707?20 28.7 150

Tabla 1. $i)ensiones de las (robetas

J. Trata)iento t*r)ico<

>l trata)iento t*r)ico '%e reali&ado en la (lanta de laco)(aña or+as Jolvar S.A., donde el (roceso dece)entación se reali&a en )edio aseoso con at)ós'eraendot*r)ica cra%eada a (artir de )etano co)o se observaen la 'i%ra 1, la c%al nos indica los (ar3)etros (ara %nestado de e%ilibrio ideales %e c%)(le el enerador deat)ós'era la (lanta de trata)ientos t*r)icos de laco)(aña )encionada B5C.

i . 1 Alt%ra de col%)na e'ectiva desde la entrada de as. B5C

a (lanta de trata)ientos t*r)icos esta co)(%esta (or hornos :e%i(os verticales de (o&o ti(o Kbatch” 6discontin%os9; con %naca(acidad )34i)a de cara de E00F, ta)bi*n c%enta con %nasonda &irconia, la c%al (er)ite reali&ar %na )edición directa del

(otencial de carbono %e contiene la at)ós'era interna del hornode ce)entación.

os (ar3)etros con los %e se reali&aron los trata)ientos en la (lanta se describen en la si%iente tabla 2<

ratamientoemp

(

tiem

1min3 (

emp

Aceite

e)entaciónD80 ?0 1

E5

D80 ?0 0,DD80 120 0,7

Te)(le 700 ?0 0,5evenido 180 120

Tabla 2. Variables del (roceso

. !re(aración de las )%estras<

as (robetas '%eron cilindradas en %n torno N eadGellT25I, l%eo se le reali&ó %n recti'icado (ara obtener lasdi)ensiones )ostradas en la tabla 1.

$. !rocedi)iento de ins(ección<

$es(%*s de haber reali&ado el trata)iento t*r)ico en las (robetas : a lo laro de toda la lonit%d se recti'icó el di3)etro a%na (ro'%ndidad (ro)edio de 0.1)) cada 10)) de lonit%d6ver es%e)a en 'i%ra 2a9 en %na recti'icadora sin centros

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>starta 810; en la 'i%ra 2b se (resentan los datos reales del)a%inado.

>l (rocedi)iento (ara la to)a de d%re&a se hi&o sen lanor)a AST@ >17"05"1B?C (ara d%re&as ocFGell, lasindentaciones se hicieron en di'erentes (artes de las%(er'icie )a%inada, se reali&aron 5 to)as de d%re&asocFGell s%(er'icial 15N en cada ca(a, en %n d%ró)etro

)arca Instro) ti(o ocFGell J2008 con siste)aelectrónico de control.

a9

b9i. 2 a"b"9. @a%inado (osterior cada 10 ))

>. >nsa:o )etalor3'ico

>l an3lisis )etalor3'ico se reali&ó con el 'in deco)(le)entar los datos obtenidos a trav*s del ensa:o ded%re&a, se hi&o )ediante la t*cnica tradicional de (%lidohasta s%(er'icie es(e+o : (osterior ata%e %)ico (ara

revelar la )icroestr%ct%ra, el reactivo %tili&ado '%e Nital al0.5, las )%estras te)(ladas se cortaron con discodia)antado, antes de reali&arle el recti'icado (osterior decada ca(a.

III. >SUTA$-S L $ISUSI-N>S

A. An3lisis )etalor3'ico<

>n la 'i%ra 8a se observa %na )icroestr%ct%ra co)(%esta (rinci(al)ente (or )artensita, de la )is)a )anera se (%ede ver %e el centro de la )%estra est3 constit%ido (rinci(al)ente (or )artensita br%ta con cantidades a(reciables de (erlita : carb%ros8b. !or otro lado en la 'i%ra 8c se observar la ca(a ce)entadala c%al est3 constit%ida (rinci(al)ente (or )artensita 'ina,i%al)ente se (%ede observar la inter'ase entre la ca(ace)entada : el centro de la )%estra, en la c%al se observa la'or)ación de (erlita en %na )atri& de )artensita : la 'or)aciónde 'errita Gid)anstatten. >n la 'i%ra 8d se observa el centro dela )%estra, donde a(arece %na )icroestr%ct%ra con'or)ada

(rinci(al)ente (or )artensita con contornos de rano de 'erritaGid)anstatten.

a9 b9

c9 d9i. 8. @etalora'as acero AISI=SA> a"b9 7?20, c"d9 1020

>l trata)iento t*r)ico '%e diseñado (ara %n te)(le nico (osterior a la ce)entación sin a'ina)iento de ncleo, al te)(lar desde esta te)(erat%ra 6700M9 se b%scaron dos res%ltados

(rinci(al)ente< )artensita )%: 'ina en la ca(a e4terna con la)34i)a d%re&a : (oca ce)entita; : se%ndo la te)(erat%ra dete)(le es ins%'iciente (ara la a%steni&ación del ncleo ba+o encarbono co)o se observa en las anteriores )icrora'as, en *stela estr%ct%ra res%lta basta, con 'errita r%esa sin trans'or)ar :con ba+as (ro(iedades )ec3nica, (or esto el ob+eto de est%dio

(ara este traba+o es solo la ca(a ce)entada B#C.

J. >nsa:o de d%re&a

as 'i%ras Ea : Eb )%estran los valores (ro)edio de 5indentaciones reali&adas (ara cada ca(a recti'icada Vs. lared%cción en di3)etro a trav*s del recti'icado de 'or)adia)etral; en la 'i%ra Ea se )%estra %e (ara %na red%cción deca(a de 0.# )) (resenta el )a:or valor de la d%re&a D1.?2H15N, de i%al )anera (ara la (robeta de AISI=SA> 1020donde (ara la )is)a red%cción de ca(a (resenta %n valor de lad%re&a de D1.27 H15N.

!or otro lado, en a)bas (robetas ha: %na tendencia ines(erada

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de a%)entar la d%re&a al interior de la ca(a ce)entada, estose (%ede atrib%ir al hecho de %e las dos lti)as horas del

(roceso de ce)entación se red%+o el (otencial de carbono,con el 'in de evitar la (resencia de redes de ce)entita o decarb%ros %e (%eden hacer 'r3il la ca(a ce)entada : contendencia a descascarillarse, (or esto la )artensita interior de la ca(a (%ede (resentar %n )a:or (orcenta+e de carbón eincre)entar la d%re&a de la )is)a co)o se )%estra en lar3'ica de la 'i%ra 5 obtenida de la re'erenciaB8C, otro

(osible e'ecto de red%cir el (otencial de carbono, es %e se (%ede enerar %na Kdescarb%ración en la s%(er'icie, lo %eha enerado la red%cción de d%re&a<

a9

i. E. $%re&as de las (robetas a9 7?20, b9 1020

i.5 elación entre la d%re&a, el contenido de carbono : lacantidad de )artensita B8C.

IV. -NUSI-N>S L

SUO>>NIAS

os res%ltados a% (resentados s%ieren %e la ca(a e'ectiva (resente en la (ro'%ndidad total de ca(a ce)entada en estas (robetas, se conserva en los 0.#)) %e son los l)ites (er)isivos (ara la hol%ra entre (ie&as %e est3n en )ovi)ientorelativo : re%ieren %na b%ena resistencia al desaste (or abrasión.

a d%re&a (ro)edio obtenida (ara el acero 7?20 es de 7D.75H15N 657.5H9 : (ara el 1020 es de D1 H15N 6?2 H9;en a)bos casos se (%ede atrib%ir entonces %na trans'or)ación)ni)o de D5 )artensita : con %n contenido de carbono)ni)o de 0.# de carbono.

>l )*todo (ro(%esto (ara la )edición de la ca(a d%ra e'ectiva basado en la red%cción s%cesiva del di3)etro del redondo,)ostró ser %na o(ción adec%ada (ara ser a(licada a escalaind%strial (or s% versatilidad; este )*todo (odra e4tra(olarse aotras eo)etras a4isi)*tricas co)o (latinas, barras c%adradas,entre otras.

!ara %na co)(leta validación del )*todo (ro(%esto Se re%iereentonces reali&ar n%eva)ente el (rocedi)iento con )a:or n)ero de (ie&as con %n )ane+o estadstico adec%ado : barridosde )icrod%re&as en la sección transversal.

>l (roceso de ce)entación ba+o at)ós'era aseosa controladaendot*r)ica, co)(arado con la ce)entación en estado sólido :l%ido es el nico %e (er)ite controlar el (otencial e4acto decarbono.

>>>NIAS

A. at3loos : nor)as

B1C Nor)as AISI=SA> PE0E, +%nio 2000 67?209. PE08, Novie)bre 2001 610209

B2C at3loos< a9 ia. Oeneral de Aceros S.A. at3loo t*cnico.-ct%bre 2005. J9 Johler. @an%al de aceros.

J. e'erencias de libros : artc%los

B8C AS@ International. @etals HandbooF Dth edition, vol. E ((.80 Q 8E.

BECA(arai& Jarreiro P. Trata)ientos t*r)icos de los aceros.>ditorial $ossat S.A. 7M >dición. 1D7E. ((. 82E " 885.

B5C Aichelin"Stahl Inc., essRs S%))iit, @isso%ri. !rinci(les and%se o' >ndother)ic at)os(here. 1#th AS@

B?C AST@ 6A)erican National Standard9 desination >17"05"1.Standar Test @ethod 'or ocFGell Hardness and ocFGellS%(er'icial Hardness o' @etallic @ateriales.

E



Scientia et Technica Año XVI, No 50, Abril de 2012. Universidad Tecnolóica de !ereira.

B#C A. Valencia Oiraldo. Tecnoloa del trata)iento t*r)icode los )etales. >ditorial Universidad de Antio%ia.@edelln. 200D. !(. 885 Q 8?5

B7C ra%ss Oeore. Steels< !rocessin, str%ct%re and (er'or)ance. AS@. A%%st 2005.

BDC Oross)an=Jain. !rinci(ios de trata)ientos t*r)icos.

>ditorial Jl%)e. 1D#2

B10C Totten Oeore >. Steel heat treat)ent, )etall%r: andtechnoloies. >d. Ta:lor rancis Oro%(. 200#.

B11C . . %eda. Trata)ientos ter)o%)icos (araend%reci)iento s%(er'icial del acero. entro@etal)ec3nico. S>NA eional Antio%ia. P%lio 2002

B12C AS@ international, Metallography and

Microstructures. Vol%)e D o' the Dth >dition Metals

Handbook. 1985

B18C ranco . !a& Pos* H. Trata)ientos t*r)icos de acerosde ba+o carbono en horno de at)ós'era controlada.Vol%)en ? No. 2. $icie)bre 200E

B1EC H.S. estre(o, $.@. Tabón. esistencia a la abrasiónvs. resistencia al i)(acto del acero AISI 15J80, te)(lado revenido. $:na, Año #E, Nro. 158, ((. 125"188.@edelln, Novie)bre de 200#

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