transformacion isotermica de austenita deformada en caliente.”

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Guímica e Industrias Extractivas

“ TRANSFORMACION ISOTERMICA DE AUSTENITA DEFORMADA

EN C A L IE N T E .”

T E S I SQUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGEN IERO METALURGICO P R E S E N T AARTURO ROJAS FERNANDEZ

MEXICO, D. F. 1985

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 1 21E S C U E L A SUP ER IO R DE IN G E N IE R IA Q U IM IC A E IN D U S T R IA S E X T R A C T IV A S

D IV IS IO N D E S ISTEM AS D E T IT U L A C IO N

México, d . F . Febrero, 7 de 1985

c. ARTURO ROIAS FERNANDEZ.Pasante de Ingeniero METALURGICO. 19 7 8 -19 8 2Presente

El tema de trabajo y /o tesis para su examen profesional en la opción T E S IS TRADICIONAL INDIVIDUAL.

es propuesto por <1 C. INC. HEBERTO BALMORI RAMIREZ. quien será el responsable

de la calidad de trabajo usted presente, referida «1 tensa “ TRANSFORMACION IS O T E IM C A OE AUSTENITA -- CE FORMADA EN CALIENTE.”el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el siguiente orden'

RESUMEN.INTRODUCCION. GQ86IDERACICNES TEORICAS.

I I . - DESARROLLO EXPERIMENTAL.in.- resoltados.

I V ,- DISCUSION DE RESULTADOS, CCNCLUSIOMES. BIBLIOGRAFIA,

-j£VM ■ Ht I \M\

Lx»i i uiwN n r lii»\

ING. HEBERTO BALMORI RAMIREZ.El Profesor Orientadorefe del Departamento de Opción

A mi madre....Porque siempre sus enseñanzas

crezcan conmigo,su amor y su recuerdo también.

A mi hermana Emma....Por su esmerada dedicación, esfuerzo y apoyo.

A mi cuñado Enrique....Por la comprensión y paciencia

para todos.

A mis hermanos Emma, Gloria, Rosario y Jaime....

Por su compañía y apoyo en las bonitas experiencias como también en las tristes experiencias.

A Dios....Porque no existen palabras

para agradecerle la existencia.

A l P r o f e s o r H e b e r t o B a l m o r i ............

P o r s u d e d i c a c i ó n p a r a e s t e t r a b a j o .

A m is P r o f e s o r e s y c o m p a ñ e r o s p o r s u d e d i c a c i ó n y c o m p a ñ ía

en e s t e t i e m p o , q u e e s un t ie m p o ú n i c o en l a v i d a .

I N D I C E

PAGINA

I . INTRODUCCION............................................................................................ 1

I I . CONSIDERACIONES TEORICAS.......................................................... 6

I I I . DESARROLLO EXPERIMENTAL............................................................. 34

I V . RESOLTADOS.................................................................................................. 39

V . DISCUSION DE RESULTADOS............................................................. 56

CONCLUSIONES.......................................................................................... 59

BIBLIOGRAFIA

APENDICE

R E S U M E N

Eii e s t e t r a b a jo son es tu d ia d o s l o s e f e c t o s p rod u c id os p o r pequeñas

ca n tid a d e s d e N io b io y V anadio en a ce ro s b a jo carbon o durante la lam in ación

en c a l i e n t e , con e l f i n d e p od er m ed ir y c o n t r o la r , l o s e f e c t o s y mecanismos

que básicam en te son : En e l r e ta r d o de l a r e c r i s t a l i z a c i ó n y e l con secu en te

pequeño c r e c im ie n to de grano en la a u s te n ita deform ada, a s í c a to l o s cam bios

p rovoca d os con e s t o en la subsecu ente tra n s fo rm a ción a f e r r i t a en e l e n f r ia

m ien to .

Las v a r ia b le s in c lu id a s so n : ( im p o s ic ió n d e l a c e r o , p r o c e s o de lam í

n a c ió n y tra ta m ien to té r m ico . Se usaron p ro b e ta s para lam in ación (pequeñas

b a r r a s ) , é s ta s se laminan a des d i fe r e n te s re d u cc io n e s en un s o l o p a s o , s i

gu iend o d irecta m en te un tra ta m ien to is o t é r m ic o , que c o n s i s t i ó en perm anencia

a v a r io s tiem pos de tran sform a ción con tem peraturas que o s c i la n en e l in t e r

v a lo de l a tran sform a ción a u s t e n i t a - f e r r i t a .

E l cu r s o d e l a r e c r i s t a l i z a c i ó n y l a c i n é t i c a de tra n s fo rm a ción aus

t e n i t a - f e r r i t a fu e a n a liz a d a p o r m e ta lo g r a fía d e l o s especím enes tem plados

a n tes d e la m in a ción , después de e l l a , y , durante e l tra ta m ien to is o té r m ic o .

E l e s tu d io de lo s d i s t in t o s ca rb u ros p r e se n te s fu e r e a liz a d o p o r e l método

d e e x t r a c c ió n de carb u ros p o r e l e c t r ó l i s i s , e id e n t i f i c a d o s p o r d i f r a c c i ó n

de ra y os X; tantoién se ocuparan la s p rop ied a d es m ecánicas de te n s ió n , o b te n i

das p o r e l m étodo en e s tu d io y p o r m étodos co n v e n c io n a le s de r e c o c id o in t e r

c r í t i c o , e s t o s m étodos co n v e n c io n a le s c o n s is t e n básicam ente de un ca len ta m ien

t o en la zona d e doble fa s e a u s t e n i t a - f e r r i t a , y ta n p la d o .

1.

Los tra ta m ien tos term on ecán icos pueden d e f i n i r s e básicam en te co n o

la com binación de un c i c l o d e tra ta m ien to té r m ico y d e de form ación p la S t i

ca en un m a te r ia l , e s t o lo g r a m o d if ic a r l a m icro e s tru c tu ra y o b te n e r me j o

r e s p rop ied a d es m ecán icas . P rin cip a lm en te s e o b t ie n e mayor l ím it e d e c e —

d e n c ia , e l c u a l s e puede oambinar con buena d u c t i l id a d , te n a c id a d , r e s i s

t e n c ia a l a f a t i g a , r e s i s t e n c ia en l a te r m o flu e n c ia , e t c . , e s ta s p r o p ie d a

dades son acompañadas p o r carrbios en en d u recim ien to , r e s i s t e n c ia a l a c o

r r o s ió n , e t c .

En e l tra ta m ie n to teiaicm ecánioo se g u id o en e s t e t r a b a jo , l o s p a rá

m etros iirp orta n tes c o n tr o la d o s s o n : e l ca le n ta m ie n to , d e form ación y tempe

ra tu ra d e acabado , tam bién como, l a cé d u la d e d e fo rm a c ión . A s í , l a d e fo r m ación puede s e r en la a u s te n ita y c cn p le ta d a en la r e g ió n d o b le - fa s e (aus

t e n i t a - f e r r i t a ) o en l a f e r r i t a . Se o b t ie n e f in a lm e n te en du recim ien to d e l

a c e r o p o r re fin a m ie n to d e gran o, la su b e s tru ctu ra d e s a r r o lla d a , y e l r e t a r

d o d e la c in é t i c a d e r e c r i s t a l i z a c i ó n . Además, s i s e t ie n e n fu e r t e s e la n en

t o s form adores de ca rb u ro s , s e rá aún más a p r e c ia b le e l re fin a m ie n to de g r a no y e l p o s ib le en durecim ien to p o r p r e c ip i t a c i ó n . ^

Es n o ta b le la gran im portan cia d e l u so d e l o s tra ta m ien tos tenrame

c á n ic o s y s e h ace n e c e s a r io para l a com prensión d e e s t e t r a b a jo u b ic a r e l

tra ta m ien to term cm ecánico usado (lam in ación c o n tro la d a ) en lo s tra ta m ie n to s

term cm ecánicos e x is t e n t e s .

C la s i f i c a c i ó n S o v i é t i c a ^ d e l o s tra ta m ie n to s te m a n e c á n ic o s

TTE.- Tratam iento té r m ico está n d a rd : T ratam iento té rm ico co n v e n c io n a l s i n d e fo rm a ción .

TIM .- Tratam iento term cm ecánico : Vn tra ta m ien to té r m ico y m ecán ico com binado

que generalm ente en vu elve una tra n s fo rm a c ió n d e fa s e .

TIMGT.- T ratam iento term cm ecánico a a l t a tem peratu ra : D eform ación a r r ib a de

la ten p eratu ra d e r e c r i s t a l i z a c i ó n (v e r f ig u r a 1A d e l tra ta m ie n to 1) .

n M B T .- T ratam iento ten rcm ecán ioo a b a ja to n p e r a tu r a : D eform ación a b a jo d e l a

tem peratura de r e c r i s t a l i z a c i ó n (v er f ig u r a IB d e l tra ta m ien to 4 ) .

I . INTRODUCCION

TIM C.- Tratam iento term am ecánico ccrib in ad o : TTOCT seg u id o p o r TTOBT,

TTMP.- Tratam iento term anecán ioo p r e lim in a r : D eform ación p or TMGT o TIBT

o tra b a ja n d o en f r í o seg u id o p o r rá p id a re a u s te n iz a c ió n y tem plado.

1M T.- T ratam iento m ecán ico té r m ico . D eform ación a l am biente o e lev a d a tem

p era tu ra con o s in subsecu ente r e c o c id o a p lic a d o a un m a te r ia l ; e l

c u a l no pad ece una tra n sfo rm a ción d e f a s e , puede te n e r TIM, l a de f o r

n a c ió n puede s e r a b a jo (TJfIBT) o a r r ib a (WTGT) d e la tem peratura d e

r e c r i s t a l i z a c i ó n .

Se ob serv a en la f ig u r a 1 de e s t a c l a s i f i c a c i ó n , que e x is t e n v a r ia

d o s t ip o s d e tra ta m ien tos term cm ecánicos y que la m ayoría usan un c a le n ta

m iento en tem peraturas de a u s te n iz a c ió n y que adoptan l a r e c r i s t a l i z a c i ó n

como r e f e r e n c ia , además, de que a lgu n os s u fre n d e e f e c t o s h e r e d it a r io s .

Para l a c l a s i f i c a c i ó n n o r te a m e r ic a n a ^ '«1 s is tem a de tra ta m ie n to

te r rrcre cá n ico e s basad o so b re la s t r e s c la s e s d e de form ación , can o s e e n l i £

ta a co n tin u a c ifin , in c lu y e n : A) Ausconform ado, T ip (T ransform ación in d u c id a

p o r l a p la s t ic id a d ) y c o n t r o l de e n fr ia m ie n to ( c la s e I ) .

B) Iso co n fo rn a d o y lam inado c o n tr o la d o ( c la s e H ) .

C) M ardeform ación, marconformado y e s fo rz a m ie n to en tem plado ( c la s e

I U ) .

C la s i f i c a c ió n n o r te a m e r ic a n a ^ 'd e l o s tra ta m ien tos term cm ecánicos

C lase I . - Xa deform ación o c u r r e a n tes de l a tra n sfo rm a ción d e la aus

t e n i t a . l a a u s te n ita e s de fa m a d a en e l in t e r v a lo d e la a u s te n ita e s t a b le a -

r r ib a d e l a tem peratura c r í t i c a (A^) o en l a r e g ió n in e s ta b le a r r ib a d e la

n a r iz p e r l í t i c a o en l a r e g ió n e n tr e l a n a r iz p e r l í t i c a y b a i n í t i c a .

C la se I I . - D eform ación du rante l a tra n sfo rm a ción a u s t e n ít ic a , dep en -

d ie r d o de l a tem peratura en l a d e fo rm a c ión , tam bién cano la s tem peraturas MS

y Md, l o s p ro d u cto s de tran sform a ción pueden s e r p e r l i t a , b a in i t a o m a rte n s ita .

la tran sform a ción m a r te n s ít ic a puede s e r in d u cid a p o r la d e fo rm a c ió n .

C lase I I I . - D eform ación después d e tra n s fo rm a ción a u s t e n ít i c a a m ar-

3.

tensítica u otros productos de transforraci6n.

Se observa en la figura No. 2 de esta clasificación que existen úni camente tres clases de tratamientos termosnecSnioos y que se tema a la trans formación de austenita cano referencia sin tonar seriamente vina temperatura exacta o definida para su misma clasificación.

Se hace evidente, para los dos tipos de clasificaciones, que el tra tamiento termcmecSnico usado en este trabajo no se ubica en ninguna de ellas puesto que el proceso que sigue es el de deformación arriba de la temperatura de recristalización y enfriamiento en un baño isotérmico, resultando en u na estructura final de ferrita fina poligonal. Con esto se hace necesario su estudio debido a sus prometedores resultados.

+*ak .

9a

E

3

A 3

AlR*M»R t

T e m p e r a t u r a c r í t i c a s u p e r i o r

T e m p e r a t u r a c r i t i c a i n f e r i o r

T e m p e r a t u r a d e r e c r i s t a l n a c i o n

I n i c i o d e t r a n s f o r m a c i ó n m a r t e n s i t > c a

T e m p e r a t u r a a m b i e n t e

f i g u r a N o , 1

Austenita \ i n e s t a b l e

t e m p e r a t u r a

f i g u r a N o . 2

6.

1 . - ( im p o s ic ió n q u ím ic a .- En la lam inación c o n tr o la d a , la s a ce ro s

e s t r u c t u r a le s can o l o s a c e r o s m icroa lea d os c o n s is t e n de e lem entos q u ím icos

de im p orta n cia . A co n tin u a c ió n se dan a lgu nos e f e c t o s d e e s t o s e ls n e n to s .

CARBONO.- E l %C puede s e r tan b a jo ocmo sea com p a tib le p a ra l e s r e

q u er im ien tos d e e s fu e r z o p a ra a ce ro s a l ca rb on o . E l b a jo % d e C en a ce ro s

m icro a le a d o s causa un aumento en l ím it e de ce d e n c ia p o r la re d u c id a s o b re

s a tu r a c ió n de a u s te n ita con l o s ca r b o n itr u r o s de Nb y V form ados p r in c ip a ^

m ente y la co rre s p o n d ie n te re d u cc ió n de l a p r e c ip i t a c ió n prem atura en la

a u s te n ita ; además, son d e s e a b le s l o s b a jo s co n te n id o s d e carbon o porqu e si^

m ultáneamente dan s o lu b i l id a d a e s t o s ca r b o n itr u r o s form ados y red u cen e l

c o n te n id o de p er l i t a que e s p e r ju d i c ia l , pues sube l a tem peratura de tra n

s i c i ó n d ü c t i l - f r á g i l , de e s t e filt im o e f e c t o e s más b e n e f ic ia d o e l a c e r o ba

j o carb on o que e l a ce ro m icro a le a d o .

Las p ro p o rc io n e s a l t a s de C b a ja n la tem peratura de tra n s fo rm a c ió n

a u s t e n i t a - f e r r i t a , un aumento desd e 0 .0 5 a 0.17% r e s u l ta en un r e fin a m ie n to/O)d e gran o f e r r í t i c o du rante l a tra n s form a ción , p e r o también hay un a m e n to

en l a tem peratura de t r a n s ic ió n d ú c t i1 - f r S g i1 p o r l a p r e s e n c ia d e p e r l i t a

en l a m icro e s tru c tu ra , adanás, de que un a l t o co n te n id o de C t ie n d e a produ

c i r b a in i t a .

MANGANESO.- A l aianentar e l p o r c e n ta je s e m ejora e l l ím i t e de ced en

c i a en to d o s l o s a ce ro s con tamaños de gran o pequeño, d eb id o a que s e b a ja

l a tem peratura de tra n s fo rm a ción a u s t e n i t a - f e r r i t a . Aunque s i e x i s t e un %(8 )de Mn a r r ib a d e 1 .5 es p o s ib le form ar e s tr u c tu r a b a in í t i c a .

SIL IC IO .- Debido a que s e d is u e lv e en la f e r r i t a , la en d u rece fu e r

temiente, m e jóra la te m p la b ilid a d d e l a c e r o , adanás p ro v e e gran e s t a b i l id a d

a la m a rten s ita du rante e l r e v e n id o , pues re ta r d a l a d i fu s ió n d e l carb on o

en l a m a rten sita y p o r l o t a n to , tam bién red u ce e l grado de a u to r e v e n id o .

N IC 8 I0 .- Hay m ejoram iento de l ím i t e d e ce d e n c ia p o r r e f in a m ie n to de

grano y p o s ib le en durecim ien to p o r p r e c ip i t a c ió n con co n te n id o s m enores de

0.05% que es s u f i c i e n t e para c o n t r o la r e l tamaño d e gra n o , d e b id o a que se

I I . CONSIDERACIONES TEORICAS

re ta r d a l a r e c r i s t a l i z a c i ó n d e la a u s te n ita , y p o r l o ta n to , b a ja la tempe

ra tu ra d e tra n sform a ción .

En a ce ro s oon más d e 0.05% de Nb aumenta la d i f i c u l t a d p a ra r e t e n e r

e l Nb en s o lu c ió n o para mantener p a r t íc u la s f in a s , p u esto que e l n io b io e s (17)p r e c ip it a d o .

VANADIO.- No s ó lo p roduce tamaño de gran o f i n o , s in o tam bién un mar

ca d o en d u recim ien to p o r p r e c ip i t a c ió n , ca n tid a d es de van ad io a r r ib a d e 0.2%

con n itró g e n o a r r ib a d e 0 .054 r e s u lta n en e x c e s o para l a p r e c ip i t a c ió n en

la a u s te n ita con VN, l o s c u a le s t ie n e n e f e c t o s n o c iv o s en la su b secu en te f o r

m ación de f e r r i t a , además d e que c r e c e n rápidam ente en l a a u s te n ita p e r d ie n

do co h e re n c ia y a fe c ta n t o e l l ím i t e de ce d e n c ia .

S i hay c o n te n id o d e n ítro g e n o menor a 0.027% habrá e s t r u c t u r a f e r r i

t a e lon g a d a .

S i e x is t e %N a r r ib a de 0 .0 27 y SV 0 .1 s e e x h ib e una e s tr u c tu r a e -

q u ia x ia l , o oon a d ic ió n de %Nb s e red u ce e l g ra d o de p r e c ip i t a c ió n so b re l a

tra n s fo rm a ción y dará f e r r i t a e q u ia x ia l en lu g a r d e f e r r i t a e lo n g a d a . : ’

TITANIO.- En pequeñas ca n tid a d es p rov ee re fin a m ien to d e g ra n o , ig u a l

mente cano e l a lu m in io no t i e n e c a s i e f e c t o so b re la r e c r i s t a l i z a c i ó n , p e r o

in h ib e e l c r e c im ie n to d e gran o, y e s t o e s d e b id o a l a p r e se n c ia d e p a r t íc u la s TiCN.

E l a ce ro con t i t a n i o form a n itr u r o s muy e s ta b le s que en e l r e c a le n ta

m iento no son d is u e l t o s , l o cu a l s i g n i f i c a que hay p o co n ítr o g e n o l i b r e remanen

t e en e l a c e r o , re su lta n d o en una b a ja ten p era tu ra de t r a n s ic ió n d e irrp a cto . ^

l o s a ce ro s oon t i t a n i o t ie n e n la v e n ta ja de aumentar e l p o t e n c ia l d e

en du recim ien to p or p r e c ip i t a c ió n aumentando e l l ím it e de c e d e n c ia , y t i e n e

además m ejor fo rm a b ilid a d que l o s a ce ro s a l IJb d eb id o a l a m o d if ic a c ió n de s u l fu r o s .

Es d e c i r , en lo s a ce ro s a l Nb lo s s u l fu r o s son p r in c ip a lm e n te d e man

ganeso y é s t o s son fá c ilm e n te a la rg a d os en la la m in a ción , s in em bargo, para

a ce ro s a l t i t a n i o l o s s u lfu r o s son p r in c ip a lm en te de t i t a n i o y é s t o s son d u -

r o s , y p o r l o ta n to d i f í c i l e s de lam inar.(17)

O tro e f e c t o im portan te e s que en l o s a ce ro s a l Nb a r r ib a de un con

t e n id o d e 0 .06% , ya no e s ta n e f e c t iv o para aumentar e l l ím it e d e ce d e n c ia ,

s in embargo, para l o s a ce ro s con t i t a n i o s e puede l l e g a r h asta un 0.2% y s e r

e f e c t i v o en aumentar e l l ím it e de ce d e n c ia .

ALUMINIO.- En pequeñas ca n tid a d es p ro v e e re fin a m ie n to de g ra n o , t i e

ne pequeño o n u lo e f e c t o so b re la s c a r a c t e r í s t i c a s d e r e c r i s t a l i z a c i ó n , p ero

in h ib e e l c r e c im ie n to d e grano después de l a r e c r i s t a l i z a c i ó n o c u r r id a , d e b í

do a la p r e s e n c ia de p a r t íc u la s de A1N. E l n it r u r o d e a l m i n i o e s s o lu b le en

e l re ca le n ta m ie n to p e ro no r e p r e c ip it a fá c ilm e n te du rante e l lam inado c o n tro

la d o . E ntonces l o s a ce ro s con a lum in io co n tie n e n n itró g e n o l i b r e en l a con d i

c ió n d e lam inado c o n tr o la d o subiendo l a tem peratura de t r a n s ic ió n d f i c t i l - f r á

g i l . < 8)

Un cam ino para s o lv e n ta r lo s problem as d e in c lu s io n e s n o m e tá lica s

como son s i l i c a t o s y ó x id o s , es usar a lu m in io ccmo elem ento a le a n te ocsno

d e so x id a n te .

l o s s u l fu r o s ( t ip o 1 0 de acu erdo a l a flSTM, p r in c ip a lm e n te , son pre

v a le n te s en e s t e t i p o de a c e r o , s e debe c u id a r la ca n tid a d d e l a lu m in io p or

l o s p o s ib le s a lum in atos.

NITROGENO.- En un a ce ro s in e lem entos a le a n te s cano Nb, V , A l , T,

e t c . , e l n it r ó g e n o s e p resen ta l i b r e i n t e r s t i c i a l en s o lu c ió n s ó l i d a y con

tr ib u y e a m e jora r e l l ím it e de ce d e n cia en e l a c e r o , p e ro t i e n e e f e c t o d e -

tr im e n ta l s o b re la s p rop ied ad es de im pacto . A l e x i s t i r a lgún e lem en to a lean

t e , e l n itró g e n o aumentará la p r e c ip i t a c ió n oon é s t o s en l a a u s te n ita o f e

r r i t a según se a e l p rod u cto de s o lu b i l id a d d e l o s (CN) e x is t e n t e s en e l pro

ce so de lam inado c o n tr o la d o , aumentando e l ren d im ien to d e e s fu e r z o s y m ejo

rando la s p rop ied a d es d e im pacto. Con e s t o l a m o r fo lo g ía de l a f e r r i t a

se co n s id e ra a s o c ia d a con e l e f e c t o d e l n itr ó g e n o .

2 . C i c l o d e ca len ta m ien to ú t i l para la s o lu b i l id a d d e

c a r b o n itr u r o s p re se n te s

Es im portan te c o n o ce r la tem peratura de s o lu b i l id a d d e l o s c a r b o n i

t r u ro s de ti> y V en la a u s t e n ita . Su e s tu d io ha s id o l le v a d o p o r v a r io s a u - Í2)t o r e s , aunque s e han e s tu d ia d o p o r separado cada t i p o de (CN). A s í la s o

lu b i l id a d de l o s Nb (CN) oon b a se a re s u lta d o s exp erim en ta les y con d a to s(2)

term odinám icos s e rep resen ta n en la f ig u r a 3.

En la m ayoría de l o s ca so s hubo e x t r a c c ió n d e p a r t íc u la s para anSli_

s i s qu ím icos para e l Nb. E l p rod u cto d e s o lu b i l id a d de Nb C en a u s te n ita

e s rep resen ta d o p o r :

l o g (%CX %Nb) = A - B (1)T

En donde A y B son co n sta n te s der iva d a s d e l o s r e s u lta d o s experim en

t a l e s .

(2)M ari determ inó que e l carb u ro de n io b io no es e s te g u icm é tr l o o , y

p o r a n á l is is para n io b io y ca rb on o , determ inó que l a com p os ic ión e s de NbC(2)0 .8 7 . P or Ehiith y Meyer e l p rod u cto de s o lu b i l id a d con s id e ra d o a NbC 0 .8 7 ,

en l a ausen cia de n ítr o g e n o e s d e :

. ,„_ 0 .8 7 , %Nb) = 3 .1 1 - 7520 + 0 .1 (2)io g ^— -

(2 )Ahora p o r c á lc u lo s term odinám icos Brown deduce e l p r o d u c to de s o

lu b i l id a d ig u a l a :

lo g (%C ° * 87 %Nb) = 3 .4 - 0 .4 - 7200 - 350 (3)T

E l in t e r v a lo marcado e s d e b id o , a que en la s e cu a c io n e s term odiná

m icas para NbN, la AS0tanada p o r Sm ith, y la A6° temada p or o t r o s a u to r e s ,

t ie n e n márgenes de e r r o r .

Es in te re s a n te e l cam bio que hay en s o lu b i l id a d causado p o r la p r e

s e n c ia de n itró g e n o en e l p r e c ip it a d o , hay una c a n p le ta s o lu b i l id a d s ó l id a

e n tr e e l carbon o y n it r u r o d e n io b io y l o s ca r b o n itr u r o s Nb (C., N j - x ) . Se

o b t ie n e la s ig u ie n t e e x p re s ió n para l a s o lu b i l id a d de NbC^N^-x en la a u s te -

I o g KNbC N l-x= x lo g KNbC + (1 -x ) l o g KNbN+1 (x lnx+ (1 -x ) l n ( l - x ) ) (4) X R

don de: X = f r a c c ió n a s te q m c m é tr ica

R = co n sta n te de cas

K = co n sta n te de e q u i l ib r i o

C aiparando oon v a lo r e s determ inados experim entalm ente l o s NbC y Nb

(CN) determ inados teór ica m en te demuestran gran con cord a n cia y s e puede o b

se rv a r claram ente en la f ig u r a 3.

(3)Ahora p a ra la s o lu b i l id a d de l o s ca rb u ros y n it r u r o s de v a n ad io

en la f ig u r a 4 , s e ob serv a que la s o lu b i l id a d d e l VC en l a a u s te n ita es d os

v e ce s mayor en m agnitud que l a s o lu b i l id a d d e e s t e mismo a i l a f e r r i t a . Una

s o lu b i l id a d s im ila r e s para e l VN, s in embargo, l o s v a lo r e s a b s o lu to s de s o

lu b i l id a d atán son ca n tid a d es menores para e s t e que para e l VC.

Se puede e sp e ra r que e l VN ta n b ién p r e c ip i t e en la in te r ía c e FeY-*-Fe ©(

durante la tra n s fo rm a c ió n ; p u esto que lo s dos cariponentes VC y VN forman una(3)s e r i e de con tin u a s s o lu c io n e s s ó l id a s s in cam biar mucho su m o r fo lo g ía . Se

(3)sabe p o r B a lle g e r y Honeyccmbe 'e n e s tu d io s con m icroscop ía ó p t i c a y transm i

s ió n e le c t r ó n ic a que la s r e a c c io n e s de p r e c ip i t a c ió n de é s to s o cu rre n en un

in t e r v a lo de ta n p era tu ras is o té r m ic o d e 850-700°C y son r e s u lta d o d e l o s c a r

b o n itru ro s a s o c ia d o con l a tran sform a ción de F e if- '-F e^ en una tem peratura da

da, e s t o e s dem ostrado esquem áticam ente en la f ig u r a 4.

Una d i f e r e n c ia en s o lu b i l id a d e n tr e l e s ca rb u ros y c a r b o n itr u r o s e s

que a l aumentar l a r e la c ió n N/C en e l p r e c ip it a d o la s o lu b i l id a d b a ja . ^ E s

basado tam bién s o b re medidas d e p rod u ctos de s o lu b i l id a d de VC,; ^ y VN en

Fe'íf , que generalm ente la com p osic ión d e V CCN) s e a ce r c a a VN cuando la tem

p era tu ra aumenta d e b id o a la s o lu c ió n s e l e c t iv a d e l carb on o .

.además, sab ien d o que l o s Nb(CN) y V(CN) son ise m o r fo s oon ig u a le s pa

rám etros r e t i c u l a r e s ^ s e esp era que sean m is c ib le s , e s d e c i r , s e d a r ía (Nb,

V) (CN).

Para e l con oc im ien to de l a c in é t i c a d e p r e c ip i t a c ió n d e un a c e r o

0.03% Nb, y tam bién p od er a p r e c ia r e l d i f e r e n t e en durecim ien to en v a r io s

a ce ro s p o r e l p r o c e s o e s p e c í f i c o l le v a d o a ca b o y que s e d e s c r ib e en la

f ig u r a 5, a co n tin u a c ió n s e da la o cm p osic ión qu ím ica de lo s a c e r o s u sa d o s .

TABIA Nfl 1 COMPOSICION QUIMICA DE LOS ACEROS UTILIZADOS

ACERO %C %Mn %V %Nb %A1 %N

1 0 .1 1 1 .3 6 0 .1 2 0 .018 0 .0 26

2 0 .12 1 .39 0 .2 1 0.027 0 .0 24

3 0 .1 1 1 .3 5 0 .0 3 0 .023 0 .0 1 0

4 0 .1 1 1 .3 5 0 .1 1 0 .027 0.019 0 .0 16

5 0 .1 1 1 .4 1 0 .2 1 0 .027 0.020 0 .0 24

Se a p re c ia en la f ig u r a 5 que l o s a c e r o s que con tien en n io b i o (a ce

ro s 4 y 5) endurecen más rápidam ente, s in anbargo, a b a ja s tsn p e ra tu ra s e l

e f e c t o d e l a a d ic ió n d e Nb b a ja .

En l a f ig u r a 5, l a cu rva para l o s a c e r o s 0 .1V y 0 .2V (a c e r o s 1 y 2)

claram ente in d ic a que la s n a r ic e s d e la s cu rvas C para l o s a ce ro s a l v a n a d io

son a b a jo d e 800°C. Se v e tanfoién , e l s i t i o p a ra e l i n i c i o y f i n a l de l a p r e c ip i t a c i ó n en l a m a triz d e un a c e r o 0.03% Nb oon l a misma co m p o s ic ió n b a se

(a c e ro 3 ) . Según H e a s e n ^ in d ic a que para e l a c e r o 0.03% Nb la l ín e a d e la

cu rva C ca e e n tr e 900 y 800°C b a jo l a n a r iz . l a s cu rvas para l o s a c e r o s co n

ten ien d o ambos v a n ad io y n io b io (a ceros 4 y 5) r e f l e ja n e l t r a s la p e d e la s

cu rvas C.

(3)Ahora, p o r d i l a t o n e t r ía is o té r m ica B a lle g e r y Honeycanbe determ ina

ron la s curvas ITT ja r a l o s VC (0 .28V 0 .0 4 C ), en f ig u r a 6 , para l o s VCN y VN

(0.25V . 0.022N -0.020C ) f ig u r a 7 .

Es im portan te m encionar que en e s t e e s tu d io p or d ila ta m e tr ía n o e x i £

t e deform ación a lgu na . En la s f ig u r a s 6 y 7 e s derrostrada la c la r a d i s c o n t i

nuidad c e r c a de 810°C y o c u r r e a una tem peratura cerca n a a la c u a l l a f e r r i t a

p r o e u te c to id e empieza a form a rse .

Se ob serv a que en l a f ig u r a 7b n o hay d is co n t in u id a d para a c e r o con

VN. E sta f ig u r a 7 in d ic a que la tran sform a ción Fe"3”-► Fe c< e s más rá p id a d e l

in t e r v a lo d e tem peraturas en a le a c ió n VCN y VN que en a le a c ió n VC en l a f i gura 6 .

Ccmo s e ve de l o s a n t e r io r e s e s tu d io s d e p ro d u cto s de s o lu b i l id a d y

d e c in é t i c a s d e p r e c ip i t a c ió n de l o s ca r b o n itr u r o s y n i t r u r o s , e s t o s p r e c i

p ita n en e l e n fr ia m ie n to dependiendo ta n to d e l a ocm p osic ión qu ím ica ccino¡ 2 )

d e l tra ta m ie n to term cm ecánico en t r e s cam inos d i s t i n t o s :

1) Desde la a u s te n ita scforesaturada a n t e r io r a l a tr a n s fo r m a c ió n .2) Cano un r e s u lta d o d e n u c le a c ió n s c b r e la in te r fa s e a u s t e n i t a - f e

r r it a du rante l a tra n s form a ción .

3) Desde la f e n i t a sohresaturad a s ig u ie n d o l a tra n s fo rm a ción .

T e m p e r a t u r a °C

1300 1100

NbC N0 .8 3 0 1 4

1 0 4/ t i » k ' i

No. 3

N o 4

10 V T « 1 )

11.

T i e m p o s e g

f i g u r a N o 5

Temperatura

Fe- O 28 V-0.04C

F « - 0 . 2 6 V - 0 . 0 2 2 N - 0 . 0 2 0 C

5 % d e t r a n s f o r m a c i ó n 95% d e t r a n s f o r m a c i ó n

f i g u r a N o 7

3 . Conformada d e l o s a c e r o s m icroa lea d os

E l p r in c ip a l in te r é s en e s t e t r a b a jo e s e l d e ob serv a r l a c i n é t i c a

de tran sform a ción Fetí -* Fe en un a c e r o a l carb on o y uno m icro a le a d o y ,

co n tro la n d o e l p r o c e s o , o b te n e r n e ja r e s l ím i t e s d e ce d e n c ia para ambos que

lo s o b te n id o s convencionalm ente lam inados en c a l i e n t e ; p e r o e s t o , depende

d e fin it iv a m e n te d e l tamaño d e gran o que s e p r e s e n te . E ste tamaño d e grano

para l o s a ce ro s a l carb on o e s tá en fu n c ió n d e parám etros cano: % d e d e fo r

m ación , v e lo c id a d de d e form ac ión , tem peratura de acabado, c a r p o s ic ió n q u ím ica , ca le n ta m ie n to ; l o s cu a le s son fu e r t e s d e f in id o r e s d e la re c u p e r a c ió n

y r e c r i s t a l i z a c i ó n d e l tamaño de grano a u s t e n í t i c o y subsecu ente d e l tamaño

f e r r í t i o o . Durante l a d e fo rm a c ión , l a re cu p e ra c ió n dinám ica y r e c r i s t a l i z a -(5)c ió n dinám ica ablandan e l m eta l y aumentan l a d u c t i l id a d -

Ceno un r e s u lta d o de re cu p e ra c ió n d in ám ica , la s d is lo c a c io n e s f o r

man una su b e stru ctu ra la c u a l e s más o menos p o lig o n iz a d a , dependiendo d e l

t o t a l de f a l l a s p r e s e n t e s . ^ En m eta les c o i b a ja e n e rg ía de f a l l a s d e api^

la m ien te ( ta le s como en a c e r o en form a a u s t e n ít ic a ) o c u r r e un ablandam iento

a d ic io n a l a grandes d e form acion es p o r la r e c r i s t a l i z a c i ó n d inám ica. Nuevos

gran os n uclea n p o r e l ab u lta m ien to de l ím it e s de gran o e x is t e n t e s o p o r l a(5)m ig ra c ió n d e grandes d en sid a d es d e s u b l ím ite s ; e s t a m igración e s d e b id a a

que l o s subgranos grandes san termodinámicamen te irós e s ta b le s que l o s peque

ñ o s , o r ig in a n d o nuevos granos fin a lm en te en l o s l ím it e s de grano e x is t e n t e s .

A grandes p o r c e n ta je s d e d e fo rm a c ión , l a d en sidad de d i s l o c a c i ó n den

t r o d e e s t o s nuevos granos aumenta s u f ic ie n ts n e n t e rá p id o para que l a n u c le a

c ió n o cu rra o t r a v e z , a n tes d e que la r e c r i s t a l i z a c i ó n sea com pletada en o - t r a s r e g io n e s .

Durante in te r r u p c io n e s e n tre p ases o du rante e n fr ia m ie n to , e l ab la n

dam iento e s t á t i c o e s tá dado p o r re cu p e ra c ió n e s t á t i c a y r e c r i s t a l i z a c i ó n , p o

s ib lem en te se g u id o p o r c re c im ie n to de gra n o , subsecuentem ente se n u c le a la

f e r r i t a en l ím it e s de grano y s e t ie n e algfin c r e c im ie n to de grano en l a tr a n s

form ación in ic ia d a , y , fin a lm en te en t is n p o s m ayores d e e n fr ia m ie n to s e p r o s i

gue la tran sform a ción h asta la term in ación de é s t a . ^

17.

a) % d e d e fo r m a c ió n .- l o s cam bios e s t r u c t u r a le s , lo s o ja l e s accm pa-

ñan a l lam inado en c a l ie n t e d e a u s t e n it a ; s e basan en que le s gran os a u s te

n i t a que son deform ados s e a largan en l a d ir e c c ió n de la m in a ción , s e re cu p e

ran y r e c r i s t a l i z a n , y a l haber una d eform ación r e s u lta en tamaños de gran o

a u s t e n ít i c o s f in o s deform ados, o b ie n , p a rc ia lm en te r e c r i s t a l i z a d o s . Según s e ob serv a en l a f ig u r a 8.

lam inado i n i c i a l . - Las G and icion es p a ra lam inado de la s b a rra s irane

diatam en te después d e l ca le n ta m ie n to , san muy in p o rta n te s para c o n t r o la r l a

e s tr u c tu r a y p rop ied a d es d e l a p la c a f i n a l . Durante e s t e e s ta d o , l a a u s te n i

t a puede r e c r i s t a l i z a r después de l a d eform ación y puede e n to n ce s , experim en

t a r c re c im ie n to de gra n o . V a r io s a u to re s t a le s ca n o M atsubara, ^ d e m u e s tr a n

que e l grano a u s t e n l t i c o - f in o r e c r i s t a l i z a d o en e s t e e s ta d o s e a lca n z a d e s

pués de una re d u cc ió n mínima d e 10 a 60% dependiendo de la tem peratura ; una

re d u cc ió n de 60% r e q u ie r e una tem peratura d e 1050°C. Una t í p i c a r e la c ió n pa

ra un a c e r o a l Nb r e ca le n ta d o a r r ib a de tem peraturas de 1250°C s e m uestra

en l a f ig u r a 8 . La misma r e la c ió n s e puede e s p e ra r para un a ce ro V-Nb y para

un a c e r o V . S in enbargo, la s tem peraturas de lam inado para r e c r i s t a l i z a c i ó n

ca n p le ta pueden, p os ib la t ie n te , s e r b a ja s . Es tam bién in p o rta n te n o d e ja r e r e

c e r e l gra n o , y e s reocm endable que ,1a p r á c t i c a d e lam inado in v o lu c r e una r e

d u cc ió n t o t a l mínima de 50% a r r ib a d e 1000°C, oon una. fu e r t e re d u cc ió n en e l

ú ltim o p ase para que la a u s te n ita o b te n id a s e a f in a y uniform e a 1000°C . En

a lgu nos m o lin o s , no e s p o s ib le e l u so d e fu e r t e s re d u cc io n e s p o r e l d is e ñ o de l o s mismos.

En o t r o s m o lin os , e sp ecia lm en te en l o s m olin os de dos a p oy os , donde

e l prim er apoyo e s d e gran r e s i s t e n c ia no son p o s ib le s fu e r t e s r e d u cc io n e s

p o r pase en e l lam inado p r im a rio y un gran número de p a ses tie n e n que s e r em pleados.

La ten d en cia para ob ten er grandes e i r r e g u la r e s tamaños de gran o en

a c e r o s lam inados p o r t a le s p r á c t i c a s , e s b a sta n te mayor que m olin os más p o

d e r o so s .

Por o t r o la d o , s e c o n o c e ' que a mayor % de re d u cc ió n s e a c e le r a e l

grad o de r e c r i s t a l i z a c i ó n en l o s a c e r o s , d e b id o a la g en era c ión d e d e f e c t o s

de e s tr u c tu r a . Para a ce ro s con elem entos a le a n te s cano e l Nb y V la r e c r i s

t a l i z a c i ó n e s más r e t a r (Jada oon r e s p e c to a l o s a ce ro s a l ca rb on o , como e s t o s

e lem entos son fuertem en te form ados d e ca rb u ros hay gran p r e c ip i t a c ió n , que

además s e in d u ce p o r d e form ac ión . A q u í, la a c e le r a c ió n d e p r e c ip i t a c ió n de

Nb y V en a u s te n ita p or la m in a ción , puede s e r d e b id o tam bién a que l o s d e fe c

t o s in tr o d u c id o s p o r d eform ación a c t iv a n l a d i fu s i ó n de á ton os d e Nb y V , o

b ie n , su p len l o s s i t i o s de n u c le a c ió n de l o s p r e c ip it a d o s o ambos.

D eform ación de a c a b a d o .- P or p r e v io s t r a b a jo s , se e v i t ó l a o cu rre n

c i a de tamaño d e grano ir r e g u la r en e l ran go d e 1000 - 800/900 °C , además de

que a e s ta tem peratura e l grado d e r e c r i s t a l i z a c i ó n y cre c im ie n to d e gran o

e s b a jo , en e s t o s c a s o s , e l g rad o d e d e form ación de l o s granos a u s t e n í t i c o s ’

durante e s t e e s ta d o c o n tr o la e l tamaño de gran o f e r r í t i c o , y una r e d u c c ió n

de 75% e s ccmúnrrente e s p e c i f i c a d o en e s t e in t e r v a lo de tem peraturas, p a ra

p r á c t ic a s d e lam inado co m e rc ia l t a l e s re d u cc io n e s dan e l máximo re f in a m ie n to

de granoc< o b te n id o p o r e s t e mecanismo.

En ord en a exam inar e l e f e c t o de ca n tid a d d e d eform ación de acabado

en e l lam inado so b re la e s tr u c t u r a , p ro p ie d a d e s , y en l a tra n s fo rm a ción aus

t e n i t a - f e r r i t a , s e a n a liz a n l o s e f e c t o s de tamaño d e gran o f e r r í t i c o , l ím it e

de ce d e n c ia y tem peratura de t r a n s ic ió n d ú c r t i l - f r á g i l con l a com p os ic ión en la f ig u r a 9 .

Son n o to r io s l o s ca n b io s en propiedades r e la ta d a s p o r e s t a f i g u r a ,

a s í , s e t i e n e que a l i r aumentando e l % de r e d u c c ió n s e p resen ta p r o g r e s iv a

mente para l o s cu a tro t ip o s de a c e r o un tamaño de grano más f in o y e s t e e s

can o ya s e d i j o a n te s , un fu e r t e d e f in id o r d e la s m ejores p rop ied a d es d e r e

s i s t e n c ia a la te n s ió n y menores tem peraturas d e t r a n s ic ió n . Es c la r o que en

e l a c e r o a l carbon o oon 0.5% Mn e l tamaño de gran o f e r r í t i c o es menos f i n o

que en e l a c e r o con Nb. Aunque oon 1.5% Mn t i e n e e l tamaño de gran o más f in o

que e l a c e r o con p ooo % Nb, p e r o c a s i es e l mismo tamaño en toda l a gama de

r e d u cc io n e s , y además s e hace e v id e n te que en e l l ím it e d e ce d e n c ia b a ja su

c o n s is t e n c ia oon r e la c ió n a l a c e r o con p ooo % de Nb.

F ina lm ente, en e l a c e r o oon p o r c ie n t o s re la tiv a m en te grandes d e Mn y

Nb e s aGn más f i n o e l grano que l o s demás, y e l l ím i t e d e ce d e n c ia e s ig u a l—

mente m ejor , o t r a o b s e rv a c ió n , e s que lo s a c e r o s a l carb on o y r e l a t i v o manga

n eso t ie n e n m enores tg n p era tu ras de t r a n s ic ió n .

19.

b ) V e lo c id a d d e d e fo r m a c ió n .- En l a lam in ación a grandes tem peratu

r a s , e s v i t a l l a v e lo c id a d a l a cu a l s e a p l i c a l a deform ación , p u esto que

e s t e e s uno de l o s parám etros gue in flu y e n ta n to en e l tamaño d e grano a u s - t e n í t i o o , como la s p rop ied a d es m ecánicas f i n a l e s .

En l a f ig u r a 10 , s e i lu s t r a n a lgu nos cam bios que e x is t e n en e l tana

ño a u s t e n ít i c o p o r v a r ia r l a v e lo c id a d d e de form ación para d is t in t a s tsm rera(7)tu r a s .

En e s ta f ig u r a s e dem uestra que l o s gran os a u s t e n ít ic o s r e c r i s t a l i z a

dos son r e f in a d o s a l s u b ir la v e lo c id a d d e l lam inado en tod a s la s r e d u c c io n e s .

Efe im portan te m en cion ar, p o r o t r o la d o , l a in f lu e n c ia d e l e sp esor (ho) d e ba

r r a o lámina en e l l ím it e de c e d e n c ia , p u e s to que e l l ím it e de c e d e n c ia b a ja oon aumento de e s p e s o r , d eb id o a un aumento de tamaño de oran o, además hay un

pequeño cam bio en l a c o n tr ib u c ió n de en d u recim ien to p o r p r e c ip i t a c ió n . A s í , a

mayor e sp e so r en e l c e n tr o s e encuentra tamaño de grano burdo p o r una f a l t a

de p e n e tr a c ió n d e d e form ac ión . Es im portante c o n o ce r porque se puede v a r ia r

l a c o r p o s i c ió n qu ím ica d e l a c e r o para lám inas o b a rra s d e d i s t in t o e s p e s o r , en orden a o b te n e r u n iform id ad de e s fu e r z o .

c ) Temperatura d e d e fo rm a c ió n .- Gano s e m enciona en la f ig u r a 8 , en

e l i n c i s o "a " s e in v o lu c ra l a tem peratura con la d e form ación , para l a p o s ib le

r e c r i s t a l i z a c i ó n de a u s te n ita para un a c e r o m icro a le a d o co n (.03%) Nb, y s e

deduce fue la tan pera tu ra debe s e r l o más b a ja p o s ib le , según e l t o t a l de

d eform ación a p lic a d a . Es d e c i r , e s p r e f e r ib l e o b te n e r tamaños d e grano f i n o r e c r i s t a l i z a d o s a u s t e n ít ic o s y p re v e n ir e l c re c im ie n to de grano p o s t e r io r ,

ambos co n p ases b ie n co n tro la d o s en e l lam inado. l o que in v o lu c r a :

V e lo c id a d e s d e e n fr ia m ie n t o .- Una menor v e lo c id a d de e n fr ia m ie n to

produce tamaño f e r r í t i c o burdo , y e s t o e s co n s id e ra d o con r e s p e c t o a l diám e

t r o d e la s b a r r a s , a mayor d iám etro d e la s b a rra s menores v e lo c id a d e s d e enfr ia m ie n to .

C2 Laminado in te rru m p id o .- En o p e r a c io n e s d e lam inado r o r r e r c ia l , un

p e r ío d o d e ca len ta m ien to in term ed io puede s e r usado co n e l f i n d e a lc a n z a r

una b a ja de tanperatura d e acabado en e l c e n tr o d e l ir a t e r ia l , en e l t r a b a jo/o\d e IKVINE s e r e a l iz a r o n p e r ío d o s de ca len ta m ien to a r r ib a de 5 m in u tos , u -

sando un h o m o a una ternperatura ju s t o a r r ib a de la tem peratura de acabado

d e 800°C, l a ca n tid a d d e de form ación , l a cu a l s i g u ió a l p e r ío d o de c a le n ta

m iento fu e 40.00% y lo s re s u lta d o s s e dan en l a f ig u r a 11.

Puede v e rs e que en la s p la ca s a l ca rb on o , e l aunento d e l tiem po de

ca len ta m ien to r e s u lta en un engrasam iento de gran o f e r r í t i c o , co n una con

secu en te b a ja d e l ím it e d e ce d e n c ia y aunento en la tem peratura de t r a n s i

c ió n ; l o s a ce ro s a l Nb dem uestran p o co engrasam iento d e l tamaño de grano

f e r r í t i o o o mucho d e t e r io r o d e la s p rop ied a d es m ecá n ica s . E sto e s porque

e l Nb re ta r d a la r e c r i s t a l i z a c i ó n y c r e c im ie n to d e grano para tiem pos en

e x c e s o de 5 m inutos a 800 °C, segtjn l a f ig u r a 12.

Se puede e s p e ra r , que s i e l p e r ío d o d e ca le n ta m ie n to o c u r r e en una

a l t a tem peratura donde l a r e c r i s t a l i z a c i ó n pueda o c u r r i r más rápidam ente

950-1000°C , e n to n ce s , e l e f e c t o d e tr im en ta l puede s e r s im ila r que en l o s

a c e r o s a l ca rb on o .

Tem peratura d e a c a b a d o .- Los e f e c t o s d e ta n p era tu ra de acabado s o

b r e l o s tamaños de gra n o , ren d im iento de e s fu e r z o y ta ip e ra tu ra ae t r a n s i -( 8 )c ió n d e im p acto , son dem ostrados en la f ig u r a 13.

Se o b se rv a que b a ja n d o l a ta ip e r a tu r a d e acabado aumenta e l l ím it e

d e ce d e n c ia d e to d o s l o s a ce ro s y e s t o da como r e s u lta d o tamaño de gran o f i

no y p o r su p u esto una terrperatura de t r a n s ic ió n b a ja .

( 8 )P or pruebas in e ta lo g r á fic a s se determ ina que a l b a ja r l a ta n p era tu

r a de acabado d esd e 950 a 800°C, b a ja e l tamaño d e gran o r e c r i s t a l i z a d o de

l o s a ce ro s a l ca rb o n o . Un e f e c t o s im ila r e s e l dem ostrado p a r a c e r o s a l n io

b i o , p ero e x is t e n ex ten sa s á rea s d e a u s te n ita no r e c r i s t a l i z a d a s después d e l

acabado a 800°C. En e l lam inado a b a jo de 700°C fu e c la r a alguna tran sform a

c ió n d e a u s te n ita a f e r r i t a . E ste r e s u lta d o en gran o e lon ga d o f e r r í t i c o , da

un narcado aumento en tem peratura de t r a n s ic ió n , depend iendo so b re l a campo

s i c i ó n , además, e l a c e r o con 1.5% Mi c o n t ie n e á rea s d e b a in it a a f e r r i t a a -

c i c u la r en la m icro e s tru c tu ra después d e l acabado a gran tem peratura , p e r o

a tan peraturas b a ja s d e acabado, fu e e f e c t i v o a prom over una m icro e s tru c tu ra

f e r r i t a - p e r l i t a p o l ig o n a l .

P or o t r o la d o , s e han e s ta b le c id o a lgu nas r e la c io n e s e n tr e l o s pa

rám etros de lam inación y l o s cam bios m ic r o e s tr u c tu r a le s e s t á t i c o s y dinám i

o o s que o cu rren en l a a u s te n it a . E l parám etro Z d e H ollam on -Ja ffe r e la c io n aOa l a v e lo c id a d de d eform ación E con la ta n p era tu ra de lam inación T :

Z = E exp (Q/RT) (5)

Donde Q es la e n e rg ía d e a c t iv a c ió n y R la con sta n te u n iv e r s a l deOl o s g a s e s . E sta e cu a ció n exp resa que cxattoinaciones de E y T que den e l m is

mo v a lo r de Z, provocarán cam bios ig u a le s en l a m icro e s tru ctu ra de un mate

r i a l lam inado en c a l ie n t e . C onociendo e l v a lo r de Z, e s p o s ib le o o n o ce r la

deform ación E n e c e sa r ia para a lca n z a r e l e s fu e r z o máximo en una cu rva e s fu e r z oP (9)-d e fo rm a ción con l a s ig u ie n t r e r e la c ió n :

Ep = (4 .9 x lC f4) (d01 /2 ) (Z0 ,1 5 ) (6)

Donde dO es e l tamaño d e grano a u s t e n í t i c o . La deform ación c r í t i c a

Ec para que o cu rra r e c r i s t a l i z a c i ó n dinám ica e s , aproximadamente:

Ec = 0 .8 E£ (7)

S i un a ce ro es deform ado p o r a r r ib a de E c, habrá r e c r i s t a l i z a c i ó n

din ám ica , después d e la que puede o c u r r i r : re cu p e ra c ió n y r e c r i s t a l i z a c i ó n

e s t á t i c a ; re cu p e ra c ió n e s t á t i c a y m e t a r e c r is t a l iz a c ió n o l o s t r e s m ecanismos

dependiendo d e l grado d e d eform ación a lca n z a d o . S i la d eform ación e s mucho

menor que E c, l o s granos perm anecerán a la rg a d o s y s ó lo habrá r e c u p e r a c ió n es

t á t i c a . S i la deform ación e s menor p e ro ce rca n a a Ec, no habrá r e c r i s t a l i z a

c ió n dinám ica p e ro s í re cu p e ra c ió n e s t á t i c a y r e c r i s t a l i z a c i ó n e s t á t i c a .

l a carfoinaeión d e e s to s mecanismos puede dar o r ig e n a t r e s t i p o s de

e s tr u c tu r a después d e l a d e fo r m a c ió n .^ 1 ' ^

a) E stru ctu ra e q u ia x ia l com pletam ente r e c r i s t a l i z a d a .

b ) E stru ctu ra deform ada a la rga d a .c ) E stru ctu ra p a rc ia lm en te r e c r i s t a l i z a d a de grano m ix to .

La f e r r i t a s e form ará a p a r t i r d e alguna de e s ta s e s t r u c t u r a s .

R educc ió n en lam inado (%)

f i g u r a No» 8

16

30

25

D e f o r m a c i ó n T o t a l %

* 0 17C-1.5Mn-Nb , & 0.17C-15 M n .017C-0-50 M n- N b 0 1 7 C - 0 5 0 M n

f i g u r a N o 9

Tama

ño

<ta gr

ano

No.

(JIS

)

20 40

R e d u c c i ó n e n l a m i n a d o (%)

f i g u r a No. 10

16 a r -

14 ace ro a l C. ac are a l Nt -

12 - n n----- *

0 - 1 5 0 - 1 5

T i e m p o de c a l e n t a m i e n t o m ¡ f l

f i g u r a No . 11

T i e m p o d e r e t e n c i ó n , s e g

f i g u r a N o , 1 2

T e m p e r a t u r a

26.

4 . C in é t ic a de tra n s fo rm a ción a u s t e n i t a - f e r r i t a

Es im portan te m encionar la s c a r a c t e r í s t i c a s que s ig u e n e l en fr ia m ien

t o in terru m p ido y e l e n fr ia m ie n to co n tin u o en l o s a ce ro s en g e n e r a l , p a ra es_ te f i n , s e dan a co n t in u a c ió n la s g r á f ic a s y e x p l ic a c io n e s n e c e s a r ia s para

su com prensión .

a) T ran sform ación is o té r m ic a de l a a u s t e n i t a . - En la f ig u r a 14, s e

da e l diagram a d e tra n s fo rm a c ió n is o té r m ic a de un a c e r o e u t e c t o id e a l ca rb o

n o . E l diagram a e s t á c o n s t i t u id o en la s coordenadas t ie n p o -te m p e ra tu ra ; en

e l e j e h o r iz o n ta l s e da e l tiem po en e s c a la lo g a r ítm ic a 1 , 10, 100 , 1 ,0 0 0 ,

10 ,000 segundos, e t c . ; en e l e j e v e r t i c a l , s e da l a tem peratura en °C . E l

diagram a e s tá l im ita d o p o r a r r ib a co n la l ín e a A^ y p o r d e b a jo oon la s l ín e a s

de tsn p era tu ra s de tra n sfo rm a ción i n i c i a l Mi y f i n a l Mf d e la m a rte n s ita .

P or encim a d e e s t e diagram a, está n re p re se n ta d a s , como e je m p lo , la s

cu rvas d e tra n sfo rm a ción is o té r m ic a en la s p r o b e ta s . E stas cu rvas s id o

preparadas con ayuda d e l an isóm etro m agnético para 700, 600 y 400° en é s

t a s s e anotan l o s pu ntos que corresp ond en a l tiem po:

1) I n i c i o de tra n sform a ción i ; 2) f i n a l d e tra n s fo rm a ción f : de e s

ta manera, s e o b t ie n e una s e r i e de puntos que in d ica n e l p r in c ip i o y f i n de

l a tra n s fo rm a ción ccm p le ta . Después de u n ir to d o s l o s puntos i oon una cu r

va suave, s e o b t ie n e l a cu rva d e l i n i c i o d e l a tra n s fo rm a ción , y l o s puntos

f dan e l f i n de l a tra n sfo rm a ción de la a u s te n ita .

P or encim a d e l a tem peratura A^ l a a u s te n ita (A) e s e s t a b le ; e n tr e

l o s pu ntos A^ y Mi e x is t e t r e s zon as:

a ) A l a iz q u ie r d a , l a zona a p a r t i r d e l o r ig e n de coord enadas h a sta

la cu rva d e l i n i c i o de la tra n sfo rm a ción , que re p re se n ta a la a u s t e n it a s o -

b re e n fr ia d a (se d es ig n a p o r A ' ) ; b) zona e n tr e la s cu rvas d e l i n i c i o y f i n

d e la s tra n s fo rm a cion es , que corresp on d e a l a tra n sform a ción d e l a a u s te n ita

que ha empezado y con tin ú a (se d es ig n a p o r A ' + F + C ) ; c ) zona a l a derecha de la cu rva d e l f i n de tra n sform a ción co rre s p o n d ie n te a l a tra n s form a ción

que ha term inado p or com p leto (se design a p o r F + C ) .

27.

A co n se cu e n cia de la tra n s fo rm a ción is o té r m ic a , a la tan p era tu ra de

710 °C, s e form a la e s tr u c tu r a d e p e r l i t a g ru esa (F + C) con du reza HRc = 15.

A l d escen d er la tem peratura de tra n s fo rm a ción is o té r m ic a , por e ja r p io , a

650°C, la s lám inas de p e r l i t a s e hacen tan f in a s que s e d ife r e n c ia n d i f í c i l

mente con ayuda d e l m ic r o s c o p io ; e s ta e s tr u c tu r a s e s u e le denominar p e r l i t a

f in a , cu ya dureza e s HRc = 30. A ta n p era tu ra aproxim ada de 550°C, l a a u s te

n i t a s cb re e n fr ia d a forma l a p e r l i t a con a l t a d is p e r s ió n d e la s la m in i l la s

d e cem en tita , e s ta p e r l i t a s e s u e le denom inar b a in i t a s u p e r io r . E sta s e d i

f e r e n c ia p o r su a l t a dureza HRc = 40 d e b id o a la a l t a d is p e r s ió n d e la s l á

minas de ce m e n tita . En la p a r te i n f e r i o r d e l diagrama de tra n sfo rm a ción i s o

té rm ica de la a u s te n ita , s e form a la b a in i t a i n f e r i o r com puesta d e lám inas

suspensas de cem en tita con r e t í c u l o d e s fig u ra d o d e f e r r i t a ; su dureza e s de

HRc = 50.

De t a l modo, como r e s u lta d o d e l sob re e n fr ia m ie n to la a u s te n ita FeÚ( c ) , a l s u f r i r la tran sform a ción F e $ - * - F e ct y e l p r o c e s o de d i fu s i ó n , p r o

duce l a p e r l i t a en form a de m ezcla b i f á s i c a de f e r n t a + cem en tita con d i s t i n

ta d is p e r s ió n d e la c s n e n t ita .

b) Transform ación d e la a u s te n ita a l e n fr ia m ie n to c o n t in u o .- En e l

tra ta m ien to té rm ico de lo s a ce ro s p o r e n fr ia m ie n to co n tin u o de la a u s te n it a ,

regu land o las v e lo c id a d e s de e n fr ia m ie n to , s e con sig u en la s mismas e s t r u c tu

ra s t í p i c a s , que p o r e l método is o té r m ic o . P or e je m p lo , a l e n fr ia r co n tin u a

mente e l a ce ro e u te c t o id e a la v e lo c id a d d e l°C /m in , e l punto c r í t i c o A^ des

c ie n d e h a sta A r ' = 710° y s e forma la p e r l i t a g ru esa con dureza HRc = 15 . A l

aun.cnt a r la v e lo c id a d de en fr ia m ien to h a sta l ° C /s e g , s e o b t ie n e la p e r l i t a

f in a con la mayor d u reza ; a la v e lo c id a d de e n fr ia m ie n to de 5 0 °C /s e g , l a ta n

p era tu ra d e tran sform ación b a ja h asta A r ' = 600°C, y l a a u s te n ita s e tra n s

form a en b a in it a s u p e r io r oon dureza HRc = 40 . A una v e lo c id a d d e en fr ia m ien

t o s u p e r io r a 1 5 0 °C /seg , e l punto c r í t i c o s e d e sp la za h a sta 240°C, y la aus

t e n i t a Fe’íf' (c) em pieza a tran sform arse s in d i fu s i ó n en m a rten sita Fe ( c ) .

E l diagrama de la f ig u r a 15 i lu s t r a l a in f lu e n c ia de l a v e lo c id a d de

e n fr ia m ie n to s o b re e l desp lazam ien to d e l punto c r í t i c o A r en e l a c e r o e u te c

t o i d e . La cu rva su p e r io r Ar corresp on d e a l a a u s te n ita s o b re e n fr ia d a y a su

tra n sform a ción en una mezcla de fe r r ita -c e m e n t ita . A l aumentar la v e lo c id a d de

e n fr ia m ie n to s e e le v a e l grado d e sob re e n fr ia m ie n to de la a u s te n ita , y l o s

p rod u ctos de d escom p osic ión s e hacen d is p e r s o s . Cono s e cb se rv a en l a cu rva

( f ig u r a 1 5 ) , a grandes v e lo c id a d e s , además, d e l punto A r ' , a p a rece l a l ín e a

que co rresp on d e a l punto M i, que es e l p r in c ip io d e form a ción d e la m arten -

s i t a .

Se l e llam a v e lo c id a d c r í t i c a d e l tem ple a la v e lo c id a d mínima de en

fr ia m ie n to d e l a c e r o , n e c e sa r ia para s b b r e e n fr ia r la a u s te n ita h a s ta e l pun

t o m a r te n s ít io o Mi ( f ig u r a 1 4 ) . Su m agnitud depende d e l a com p os ic ión qu ím ica

de la a u s te n ita ; e l aumento d e l carbono h asta 0.8% en l a a u s te n ita d ism inuye

la v e lo c id a d c r í t i c a , l o misino o c u r r e con la p r e s e n c ia en l a a u s te n ita d e e -

lem antos d e a le a c ió n .

T i e m p o , seg

f i g u r a N o . 14

A . a u s t e n i t aA' a u s t e n i t a s o b r e e n f r t a d a

Mj' i n i c i o t r a n s f m a r t e n s i t i c aM f f i n a l t r a n s f m a r t e n s i t i c a1 p e r l i t a g r u e s a2 p e r l i t a f i n a3 b a i n i t a s u p e r i o r4 b a i n i t a i n f e r i o r5 t r a n f s in d i f u s i ó n

a m a r t e n s i t a

V e l o c i d a d d e enfriam iento


4.1 Aceros al caihono

La e n e rg ía re q u e r id a para la r e a c c ió n a u s t e n i t a - f e r r i t a en a c e r o ba

j o carbon o e s pequeña, ta n to cano unos c ie n t o s de J ou le M ole; e s t o du rante

e l e n fr ia m ie n to en la s ta n p era tu ra s d e tra n s fo rm a ción a u s t e n i t a - f e r r i t a , y

aún, e s mucho menor, a ta n p era tu ra s i n f e r i o r e s , p u esto que, la máxima nu-

c le a c ió n s e da usualm ente en la unión d e gran os ( l ím it e s de g r a n o ) , y e s ta

f a c i l i d a d s e da atín más p o r la e lo n g a c ió n d e l gran o durante e l acabado en

la lam in ación , p u esto que s e aumenta l a fr e c u e n c ia d e n u c le a c ió n de f e n i t a(13)en e l s o b re e n fr ia m ie n to . En c u a lq u ie r c a s o . Rozan dem uestra que p a ra una

n u c le a c ió n dada de f e m t a , e l tamaño de grano f e r r í t i c o e s menor cuando se

p ro ce d e a l a tran sform a ción d esd e a u s te n ita deform ada que de a u s te n ita equ i

x i a l , d eb id o a q je e x i s t e mayor s u p e r f i c ie de grano a u s t e n ít i c o .

'13)E l a n á l is is m e t a lo g r á f ic o ha r e v e la d o ' que lo s s i t i o s de n u c le a

c ió n de f e r r i t a , además d e s e r l o s l ím it e s de grano a u s t e n ít ic o r e c r i s t a l i -

zad o, o cu rre en lo s l ím it e s de bandas de d e fo rm a c ión , é s ta s e x is t e n en v a r ia

dad form as (bandas on du lad as, lo c a l iz a d a s en una pequeña re g ió n de un gra n o ,

d erech os o in c l in a d o s , unas tr a n s v e r s a le s , e t c . ) . A lgunos o t r o s , can o ya s e

m encionó, son en grano a u s t e n ít i c o s e lon gad os s in r e c r i s t a l i z a r , e s t o ú lt im o

para a ceros m icroa lea d os .

La e s tru c tu ra transform ada desd e a u s te n ita p a rc ia lm en te r e c r i s t a i i z a

da fu e d e m ezcla de g ra n os , e s t o e s in te r p r e ta d o como e l re s u lta d o d e tr a n s

form ación desd e una e s tr u c tu r a a u s t e n ít ic a con ten ien d o granos r e c r i s t a l i z a d o s

f in o s y granos burdos s in r e c n s t a l i z a r .

31.

Los p r e c ip it a d o s de ca rb o n itru ro s de n io b io son form ados, generalm en

t e , s o b re l o s l ím it e s de su b estru ctu ra de granos d e a u s te n ita , deform ados y

recu perad os antes d e tran sform ar a f e r r i t a .

E n ton ces, en e l p r o c e s o de r e c r i s t a l i z a c i ó n d e a u s te n ita laminada en

c a l ie n t e , l a m ig ra c ión de subgranos o l ím it e s d e gran os son f i ja d o s p o r t a l e s

p r e c ip ita d o s f in o s d is p e r s o s , y a s í , l a r e c r i s t a l i z a c i ó n de granos a u s te n ita

e s r e s t r in g id a .

Se c o n s id e ra que hay t r e s p o s ib le s e s ta d o s e f e c t iv o s d e l n io b io en la(13)a u s te n ita para r e ta r d a r l a r e c r i s t a l i z a c i ó n .

1) Nb en s o lu c ió n s ó l id a

2) Nb CN no d is u e lt o s en ca len ta m ien to

3) Nb OSI r e p r e c ip it a d o s durante o a n tes de lam inado en c a l n te

1) Nb l i b r e (s o lu to ) r e f in a e l gran o f e r r í t i c o a tr a v é s d e l re ta r d o Je recris^

t a l i z a c ió n de a u s te n ita .

2) E x isten cano p a r t íc u la s burdas de c e r c a de 1000 A ° , p ero su d en sid a d e s pe

quena y no son e f e c t iv o s para superar e l c r e c im ie n to de a u s te n ita a l a ten.

pera tu ra de ca le n ta m ie n to .

3) P r e c ip ita n en la m a triz a u s t e n ít ic a du rante e l lam inado en c a l i e n t e , no es

e f e c t i v o para e l en du recim ien to p or p r e c ip i t a c ió n ya m encionado.

Con e l r e t a r d o de l a r e c r i s t a l i z a c i ó n , y con n u c le a c ió n máxima de f e

r r i t a , se t ie n e n pequeños c re c im ie n to s de gran o y subsecuentem ente tamaños de

grano f e r r í t i c o f i n o .

Ahora, p a ra lo s ca rb o n itru ro s de v a n a d io , t ie n e n pequeño o n u lo e f e c

t o s ob re la r e c r i s t a l i z a c i ó n , p ero in h iben e l c r e c im ie n to de gran o después de

r e c r i s t a l i z a c i ó n porque p r e c ip it a n a irás b a ja s tem peratu ras. S in anbargo, son

resp on sa b les de gran en durecim ien to p or p r e c ip i t a c ió n . Dependiendo so b re l a

com p osición qu ím ica y tra ta m ien to term oirecán ico, l o s ca rb u ros y n it r u r o s pue

den p r e c ip i t a r s e en t r e s d i s t in t o s ca m in o s :" '*

4 .2 Efecto del niobio y vanadio

1) En la a u s te n ita a n tes d e tra n s fo rm a ción .

2) En l a n u c le a c ió n so b re la in t e r fa c e a u s t e n i t a - f e r r i t a .

3) En la f e r r i t a en la tra n s fo rm a ción .

La p r e c ip i t a c ió n en l a a u s te n ita a n tes de la tran sform a ción y , forma

c ió n durante la tran sform a ción son en con trad os con la p r e se n c ia d e l n it r ó g e n o .

A menor ta n p era tu ra de 810°C la a u s te n ita a l tran sform arse a f e r r i t a

p o l ig o n a l e s acompañada p o r p r e c ip i t a c ió n de ca rb u ros de vanadio en l a in t e r

f a c e ; la s f in a s d is p e r s io n e s v ie n e n a so c ia d a s oon la s b a ja s tem peraturas de

d e form ación .

S in em bargo, a b a jo de 760°C hay una a d ic io n a l p r e c ip i t a c ió n de carbu

r o s de van ad io en donde la s d is lo c a c io n e s predom inan, e s t o o cu rre en a s o c ia

c ió n con f e r r i t a W idmanstatten. El in t e r v a lo de tem peratura, s o b re e l cu a l

la p r e c ip i t a c ió n de in t e r fa s e o c u r r e e s aumentada p o r la p re se n c ia de n it r ó g e

n o, p u esto que e l i n i c i o de la tem peratura de tran sform a ción de W idm anstatten

e s b a ja d a , y l a r e a c c ió n de f e r r i t a p r o e u te c to id e es in h ib id a .

4 .3 E fe c to d e l tra ta m ien to term om ecánico p r e v io

Una d i f e r e n c ia en r e s i s t e n c ia a la deform ación fu e en contrada para

dos m a te r ia le s , ^ uno con una s im p le d e fo rm a c ión , " a " , o t r o oon d e fo rm a c ión

p r e v ia , " b " , e s d e c i r , r e s u lta con mayor f a c i l i d a d l a deform ación en e l mate

n a l s in ninguna deform ación p r e v ia , y s in arfoargo, para e l m a te r ia l co n d e

form ación p r e v ia , s e t ie n e un aumento en a c e le r a c ió n de p r e c ip i t a c ió n en la deform ación p o s t e r io r , y con e s t o mayor d i f i c u l t a d para e l lam inado. E sta a

o e le r a c ió n e s a tr ib u id a a dos e f e c t o s ; uno e s t á t i c o o h e r e d it a r io , e f e c t o

de deform ación a n t e r io r so b re subsecu ente p r e c ip i t a c ió n , y uno d inám ica o

e f e c t o d i r e c t o a s o c ia d o con e l fen&neno de p r e c ip i t a c ió n durante la segunda

d e form ación .

E l e f e c t o e s t á t i c o e s a tr ib u id o a un aumento de c o n ce n tra c ió n d e va

ca n c ia s oamo r e s u lta d o de la d eform ación a n t e r io r , y hay una n u c le a c ió n h e te

rogénea s cb re la s d is lo c a c io n e s , e l e f e c t o d in ám ico e s a t r ib u id o a aumentar

la d i fu s ió n con e l m ovim iento de d is lo c a c io n e s .

La e v id e n c ia s u g ie r e gue e s ta d i fu s i ó n aumentada o cu rre no s ó l o en bandas burdas de d e s liz a m ie n to s in o en la s re g io n e s e n tre e l l a s . E stos

e f e c t o s canbinan para d ar una f in a y irás homogénea p r e c ip i t a c ió n . En a d i

c ió n a l a fe c t a r la d is t r ib u c ió n de p r e c ip it a d o s , e s c o n o c id o que l a d e fo r

m ación puede a l t e r a r e l t i p o y m o r fo lo g ía d e l o s p r e c ip it a d o s .

III. DESARROLLO EXPERIMENTAL

La com p osic ión qu ím ica de l o s d os a c e r o s u t i l i z a d o s en e s t e t r a b a jo

se d e s cr ib e n a co n t in u a c ió n :

A cero a l carbon o A cero m icroa lea d o

% c % Mn % S i % C % Mn % S i % V % Nb % A l % P % S

0 .1 8 0 .72 0 .28 0 .2 1 1 .6 2 0 .412 0 .051 0 .047 .0 14 0 .013 0 .0 1 3

los dos t ip o s de a c e r o s e o b tie n e n ya fa b r ic a d o s ; e l a c e r o m ic r o a le a -

do s e co n s ig u e en form a de l in g o t e (e s to e s d irecta m en te de c o la d a ) , s e l e ha

ce t r a b a jo de c o r t e y un fo r ja d o para l l e g a r a b a rra s para lam inado, con la s

s ig u ie n te s d im en sion es : e l c o r t e s e hace a 3 .8 1 cm p o r la rg o s de aproxim ada

mente 30 cm para pod er después dar la form a y tamaño c o r r e c t o d e 1 .9 on p o r

la rg o s de 12 cm p o r medio d e fo r ja d o con m a rt in e te . E l a ce ro a l ca rb on o s e

co n s ig u e como lam inado en f r í o .

Ya que s e t ie n e n la s p r o b e ta s , s e l e s da tra ta m ien to té r m ico d e ñ or

m a liza d o , a 960°C durante 1 h ora en h o m o d e a tm ósfera c o n tro la d a .

Es n e c e s a r io h acer un tra ta m ien to té rm ico d e r e c o c id o p a ra l o s d os

t ip o s de a cero y co n o ce r la r e a l f e r r i t a en e q u i l i b r i o a tem peratura ambien

t e . E ste tra ta m ien to s e l l e v a con s e is p ro b e ta s ( t r e s a l carbon o y t r e s mi

cro a le a d o s ) , con tamaños de 1 .9 cm por 0 .5 on de la r g o en un h o m o de atmós

fe r a co n tro la d a durante una h ora a tem peratura d e a u s te n iz a c ió n d e 960°C , in

trod u cien d o la s p rob e ta s inm ediatam ente después a un baño de p la n o a 680 °C

durante 5 h o ra s ; después de e s t o s e d e ja n e n f r ia r a l a i r e . De e s t a s p ro b e ta s

s e teman f o t o g r a f ía s a 100 aumentos para un a n á l i s i s p r e c is o d e l a f e r r i t a

en e g u i l i b r i o .

Por o t r o la d o , s e en cuen tra la ta n p era tu ra de tran sform a ción a f e

r r i t a usando d is t in t a s tsn p e ra tu ra s : 700°C , 710, 720, 730, 740, 750, 760 y

770 °C, e l tra ta m ien to s e hace durante una h ora en h o m o d e tu bo con c o n t r o l

de a tm ósfera (argón) y tem ple en agua; s e l l e v ó a cab o co n una p r o b e ta para cada tem peratura oon dim ensicnes cuadradas de 2 .5 on . A é s ta s s e l e s m ide

6 du rezas en una ca ra para cada p r o b e ta , s i r v ie n d o ccmo r e fe r e n c ia además

de sus m e ta lo g r a fía s co r re s p o n d ie n te s .

E l s ig u ie n t e p a so e s e l de la la m in a ción , é s ta s e l l e v a a cab o co n

re d u cc io n e s de 27.36% y 40% para l o s dos t ip o s de a c e r o y la o p e r a c ió n can

p le t a s e d e s c r ib e a co n tin u a c ió n :

a) Se m antienen la s p ro b e ta s en un h o m o de g a s -a ir e durante una h ora a tem

p era tu ra de 1250°C.

b) Se sacan la s p ro b e ta s d e l h o m o y s e e sp era a que b a je su temperatura en

e n fr ia m ie n to a l a ir e a 900 °C . M id iéndose e s ta tem peratura con un term opar

de c o n ta c t o de c r o n e l -a lu n e l con ecta d o a un p o te n c ió m e tro .

E l term opar s e in tro d u ce a un o r i f i c i o que se le s hace a la s p ro b e

ta s en e l c e n tr o .

c ) Las prim eras dos p rob e ta s (a l ca rb cn o y m icroa lea d a ) s e tem plan en agua

a n tes d e lam inar, e s t o para m ed ic ión de tamaño de gran o.

d) Se lamina a la s red u cc ion es a r r ib a d e s c r i t a s , segün su ca so , en un s ó l o

p a s o . E sta s e l l e v a en m olin o de lam inación con r o d i l l o s de 8" de diám e

t r o . A una v e lo c id a d p e r i f é r i c a de l o s r o d i l l o s de 500 mm/seg.

e) Se tem pla en agua l a p r o b e ta i n i c i a l y p rogresivam en te se in tro d u ce n en

un baño is o té r m ic o de p la n o p o r 1 , 5 , 10 , 30, 60, 100, 150, 201 y 247

segundos y s e tem plan en agua, e l baño d e p lo r o s e tr a b a ja a d is t in t a s

tem peraturas, la s cu a le s son de 660, 685 y 710 °C, d e acu erdo a la f ig u r a 16.

f ) Después de e s t o , s e co rta n p rob e ta s de aproximadam ente 2 an de la r g o p o r

1 .5 cm d e g ru eso , ob ten ien d o de é s t a s :

36.

1 . - Se m id ió l a d u reza , sacánd ose e l prom edio s o b re 6 le c t u r a s , p o r m edio

d e l d u rón etro V ic k e r s .

2 . - M e ta lo g ra fía s de cada p ro b e ta (p a rte t r a n s v e r s a l en e l c e n t r o ) . Para

a n á l i s i s c u a n t ita t iv o de la tra n sfo rm a ción p o r m étodo de in te r c e p c ió n

l i n e a l y d e in te r c e p c ió n pu n tu a l.

3 . - p ro b e ta s que observan progresivam en te mayor ca n tid a d de f e r r i t a

transform ada s e s e le c c io n a n , m ientras que la s r e s ta n te s s e r e t ir a n d e l

e s tu d io .

4 . - Se maquinan p ro b e ta s para ensayos de te n s ió n .

P or o t r o la d o , se h ace un a n á l i s i s c u a l i t a t iv o d e l o s t in o s de ca r

buros p r e se n te s , a is lá n d o lo s d e l a ce ro p o r e x t r a c c ió n de carbu ros y a n a l i

zán dolos p o r d i f r a c c i ó n de rayos X. La t é c n ic a para e x t r a c c ió n de ca rb u ro s ,

l a cu a l in v o lu c r a d is o lu c ió n e l e c t r o l í t i c a de la m a tr iz ( f e r r i t a , m a rte n s i-(19)

ta , o a u s t e n it a ) , p erm itien d o a s í un r e s id u o de ca rb u ro s .

E l m étodo com pleto s e d e s c r ib e a co n t in u a c ió n :

En un v a so de p r e c ip it a d o s (400 mi) s e usa un e l e c t r o l i t o que con s

ta de una p a rte de HC1 y 10 p a r te s de H20 d e s t i la d a , é s ta es reem plazada con

s o lu c ió n nueva cada 10 h o ra s . E l cá tod o usado es una lám ina de c o b re e l e c t r o

l í t i c o , c o lo c a d o en form a d e c i l in d r o y d e n tr o de é s t e e l ánodo a un ra d io

de aproximadamente 3 .5 on en e l c e n tr o . E ste ánodo e s l a p rob e ta que m d i s -

t in tia m e n te s e e s co g e para d is o lv e r . En e l ca s o p a r t i c u la r , se usa con reduc

c ió n de 40% oon tra ta m ien to is o té r m ico d e un segundo y p o r sup uesto con tem

p le d e agua.

E l v o l t a j e em pleado es de 1 .5 v o l t s , usando un tran sform ad or de co

r r ie n t e d i r e c t a .

E sta e l e c t r ó l i s i s s e h ace en 3 pru eb a s , cam biando cada s o lu c ió n co

mo ya se m encionó, cada 10 h o ra s . Después de cada e l e c t r ó l i s i s e l e l e c t r o l i t o

gastad o e s v e r t id o a un f i l t r o (p oros id a d f in a ) y es la va d o e l ánodo, e l c á to

do y e l v a so con s o lu c ió n 100 c c de una p a r te de HC1 con 20 de agua d e s t i la d a ,

e s te la va d o s e h ace encim a d e l mismo f i l t r o e l c u a l e s f i l t r a d o a l v a c í o con

bemba, r in a ln e n te , s e ju n ta e l t o t a l d e l p o lv o e x t r a íd o . También la p rob e ta

(ánodo) a n tes y después de la o p e r a c ió n . E ste p o lv o s e expone a d i f r a c c i ó n

de ra y os X y l o s r e s u lta d o s de ca rb u ros p r e se n te s s e dan en la f ig u r a 33.

S ab ien do que para e l p r e se n te t r a b a jo s e t i e n e un a ce ro con ten ien d o Nb y V, e s n e c e s a r io p a ra una d is o lu c if in irás e f e c t i v a de é s t o s , e le v a r a a l

t a ta n p era tu ra e l a c e r o en l a fa s e a u s te n ita , y con e s t o d i s t r ib u i r más ho

mogéneamente e l Nb y V, ya oamo e lem en tos. P o s te r io rm e n te , en e l en fr ia m ien

t o e s to s e ls n e n to s r e p r e c ip ita n nuevamente como (CN) p e r o aún can m e jo r d is

tr ib u c if in y tamaño. E l c i c l o d e ca len ta m ien to usado para e l p r e se n te t r a b a jo se d e s c r ib e en la s ig u ie n te f ig u r a 16.

í

f i g u r a No . 16

39.

a) Forma d e gran o a n tes y después de d eform ación

E l gran o a u s t e n ít i c o d e l a ce ro m icro a le a d o a n tes de l a de form ación

e s e q u ia x ia l con tamaño ASTM 8 ( f ig u r a 1 7 ) ; e l grano a u s t e n ít i c o inm ediata

mente después d e la deform ación para 27 .36° queda a la rg a d o con bandas de

d eform ación en e l i n t e r i o r ( f ig u r a 1 8 ); y fin a lm e n te , para la re d u cc ió n de

40.00% e l grano queda s e m ir e c r is ta l iz a d o y tam bién a la rg a d o ( f ig u r a 1 9 ).

Para e l a c e r o a l carbon o no es p o s ib le o b se rv a r l a form a de l o s gra

nos a u s t e n ít ic o s d eb id o a que la tran sform a ción s e i n i c i a muy rápidam ente.

b) I n i c i o de la n u c le a c ió n

Se a p r e c ia en la s f ia u r a s 20 y 21 a l a re d u cc ió n de 27.36% con tem

pera tu ras de 710 y 685°C en tiem pos de 30 y 60 segundos, resp ectiv a m en te ,

qus no e x is t e ninauna r e c r i s t a l i z a c i ó n y que e x i s t e p r e c ip i t a c ió n de f e r r i -

ta , p r in c ip a lm e n te en e l l ím it e de grano y un pequeño p o r c e n ta je en su in t e

r i o r , e s t e hecho e s más pareado en la s f ig u r a s 22 y 23 a la tem peratura in

f e r i o r de 660"C, adonás como se ob serv a , e s a tiem pos de 30 secu n des.

Para l a re d u cc ió n de 40.00% con tem peraturas de 710 y 685°C en tiero

pos de 100 y 10 segundos respectivam en te ( f ig u r a s 24 y 2 5 ) , e x i s t e c i e r t o

grad o de r e c r i s t a l i z a c i ó n e igualm ente l a f e r r i t a p r e c ip i t a so b re l ím it e s

de grano y pequeños p o r c e n ta je s en e l i n t e r i o r de e l l o s .

En e l a c e r o a l carbon o e s v i s t a , segfin l a tra n s fo rm a ción , que la p re

c ip i t a c i ó n o c u r r e se b re araños com pletam ente r e c r i s t a l i z a d o s y una pequeña

p r o p o rc ió n en e l i n t e r i o r de la a u s te n ita .

c ) C in é t ic a de tran sform a ción

En la s f ia u r a s 26 y 27 se a p re c ia la c in é t i c a de tra n s form a ción de

la a u s te n ita p a ra lo s d os t ip o s de a ce ro en la s d i f e r e n t e s tem peraturas i s o

térm ica s u sad as. Las cu rvas sigu en un can portam iento t i p o AVRAMI, se n o ta

claram ente que a l ten er mayor red u cc ión y dism inuyendo la ta n p era tu ra i s o t é r

IV. RESULTADOS

m ica s e a c e le r a la v e lo c id a d d e tran sform a ción para l o s dos a c e r o s . Se pueda

v e r además una gran d i f e r e n c ia e n tr e la s v e lo c id a d e s de tra n sform a ción en e l

a c e r o a l carb on o y e l a c e r o m icro a le a d o . A s í , p o r e je m p lo , para l a re d u cc ió n

d e 27.36% y la tem peratura d e 710°C en -un tiem po de 100 segundos e x i s t e un

p o r c e n t a je d e 78% tran sform ado en e l a c e r o a l ca rb on o , m ientras gue en e l a -

c e r o ¡n icroa lea d o en la s mismas c o n d ic io n e s e s de 11%, e s d e c ir , la t r a n s fo r

m ación d e l a c e r o m icroa lea d o d e fin it iv a m e n te e s más le n ta , p e r o i n d i s c u t ib l e mente la s cu rvas sigu en una misma te n d e n c ia .

Apoyándose en la s f ig u r a s 28, 28a, 28b, 28 c y 28d s e a p r e c ia c la r a

mente l a tran sform a ción se g u id a , a s í ca n o , l a d i f e r e n c ia con e l tiem po en

l o s d os t ip o s de a c e r o . P or e ja r tp lo , a un t ia n p o más c o r t o de 1 y 5 segundos

en e l a c e r o a l carbono a c u a lq u ie r te irperatura usada, ya e x is t e b a s ta n te f e

r r i t a transform ada, que l l e g a a s e r h a sta de 43%, m ien tras que en e l a c e r o

m icroa lea d o e s n e ce sa r io l l e g a r a tiem pos h asta d e 100 segundos p a ra i n i c i a r la tra n sfo rm a ción .

Sabiendo, que l o s dos t ip o s de a c e r o s ig u en cu rva s con pea -..¡fa te n

d e n c ia , es e v id e n te que e x is t e -una tran sform a ción c o r p le t a más r íp id a en e l

a c e r o a l ca rb on o . O tro hecho im p ortan te , e s que c o i » s e ob serva en la s f i g u

r a s de tran sform a ción f e r r í t i c a d e l a ce ro m icroa lea d o e l c r e c im ie n to f e r r í t i

oo e s bandeado y o s más n o ta b le a medida que e s rrás b a ja la tem peratu ra . P or

o t r o la d o , s e o b serv a que e l c re c im ie n to d e grano f e r r í t i c o en e l a c e r o a l

carbon o e s canpletam ente e q u ia x ia l , in ic iá n d o s e p os ib lem en te a lr e d e d o r de l o s granos a u s t e n ít ic o s .

d) E x tra cc ió n d e carbu ros

l o s com puestos que form an e l a c e r o m icroa lea d o s e id e n t i f i c a r o n p o r m étodo d e d i f r a c c ió n de ra y os X y l o s r e s u lta d o s s e dan en la f ig u r a 33.

Es im portante m encionar para e l p r e se n te t r a b a jo la i d e n t i f i c a c i ó n de

VOJ y Nb2C que son fuertem en te im pu lsores d e la s m ejores p rop ied a d es esp erad as

e) Dureza

la s cu rvas de dureza s e g r a f ic a n en la s f ig u r a s 29 , 30, 31 y 32; e s

41.

e v id e n te l a v a r ia c ió n de la du reza en fu n c ió n de l a ca n tid a d d e f e r r i t a .

Es d e c i r , a mayor tra n sfo rm a ción e x is t e más ca n tid a d de f e r r i t a e in v e rs a

mente s e tendrán du rezas m enores.

En la s f ig u r a s 29 y 30 l a dureza para e l a c e r o a l carbon o con r e

d u cc ió n de 27.36% e s mayor aue con la re d u cc ió n de 40.00% , s ig u ie n d o ambas

cu rvas una ten d en cia d escen d en te .

En la s f ig u r a s 31 y 32 para a c e r o iru croa leado se ob serva que la s

durezas aumentan en p ran ed io 200 puntos (V ick ers ) para la re d u cc ió n de

27.36% y d e 100 puntos para 40.00% de re d u cc ió n que en e l a c e r o a l ca rb on o .

ñdanás, de que nuevaivente e x is t e n m ayores d u rezas a l a re d u cc ió n

más b a ja para e l a c e r o m icro a le a d o .

f ) P rop iedad es m ecánicas

Las p rop ied a d es m ecánicas de l o s a ce ro s m icroa lea d os lam inados en

c a l ie n t e y l o s o b te n id o s p o r e l m étodo d e r e c o c id o i n t e r c r í t i c o y ta n p le

para co n te n id o s d e 33% y 52% d e f e r r i t a se d e s cr ib e n en la ta b la 2.

Es v rp orta n te subrayar l a d i f e r e n c ia e x is t e n t e d e un a c e r o a l c a r

bono con tra ta m ien to m t e r c r í t i c o con un a ce ro m icro a le a d o con tra ta m ien to

i n t e r c r í t i c o y un a ce ro m icroa lea d o con de form ación , a s í , p or e je m p lo , para

co n te n id o s de 33% de f e r r i t a e l e s fu e r z o máximo e s resp ectiv a m en te 7 5 .2 ,2122.81 y 125 .78 kg/mm , con e s t o s e h ace e v id e n te la im p ortan cia d e l presen

t e t r a b a jo s in o lv id a r la s co n tra s d e l p r o c e s o mismo.

FORMA DE GRANO ANTES Y DESPUES DE DEFORMACION A c e r o m i c r o a l e a d o

4 0 0 XF i g u r a N o . 19

NOTA: R e a c t i v o u s a d o . - S o l u c i ó n d e 8 0 m i d e H , 0 , 28 m i á c i d o o x á l i c o ( 1 0 % ) ,Y 4 m i H2 0 2

4K)

INICIO DE LA NUCLEACION.- Con una reducción de 27.36%Acero microaleado

40 0 XF i g u r a N o . 20

: . ■ ' " ' ■ ■ • '

Z. .■

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F i g u r a N o . 21

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4 0 0 X

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F i g u r a N o . 228 0 0 X

F i g u r a N o . 234 0 0 X

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INICIO DE LA NUCLEACION.- Con una reducción de 40.00%Acero microaleado

F i g u r a N o . 2 4 Figura N o . 25

d* fe

rrita

ACERO AL CARBONO

l o g ( *eg

f i g u ia No 26

A C E D O M I C M O A L E A D O46.

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100

80

80

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20

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l e g ( t ) • • •

. 8 8* C t i i m g l a i7 1 0#C < • «Oío'/o

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JL -I— 1 I I1.77 2.0 2J8 2 3 2 3 9

I o g ( t ) s « gf i g u r a No . 27

REDUCCION: 2 7 .3 6 % CON TEMPERATURA DE 7 1 0 ° C A c e r o a l c a r b o n o . - F i g u r a s d e t r a n s f o r m a c i ó n''f'y

V - ' J

FIGURA 28100X

v", 'Salí#1. ""fe*

4 3 .4 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a 5 . 0 0 S e g u n d o s A c e r o m i c r o a l e a d o

,,A: 1M: í *í1 tó '

5 0 .2 1 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a 3 0 .0 0 S e g u n d o s

8 6 .4 2 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a 2 4 7 .0 0 S e g u n d o s

11.00% Ferrita transformada100.00 Segundos

'«♦‘■‘.'i ¡. jíbl. .



REDUCCION: 2 7 .3 6 A c e r o a l c a r b o n o

CON TEMPERATURA DE 6 8 S ° C F ig u r a s ? d e t r a n s f o r m a c i é ^ •£> . » f r- 9 ■+'

FIGURA 2 8a 100X

1 4 .2 7 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a1 5 0 .0 0 S e g u n d o s



¿ico

REDUCCION: 2 7 .3 6 % CON TEMPERATURA DE 6 6 0 ° C A c e r o a l c a r b o n o . - F i g u r a s d e t r a n s f o r m a c i ó n

FIGURA 28b100X




REDUCCION: 40% CON TEMPERATURA DE 7 1 0 ° C A c e r o a l c a r b o n o . - F i q u r a s d e t r a n s f o r m a c i ó n

r . . ' V f'U -'^ 'K a k

FIGURA 2 8 c 100X

' V T ' . V I J J V # ' i L7 3 .4 6 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a 2 0 1 .0 0 S e g u n d o s

CnO

REDUCCION: 4 0 .0 0 % CON TEMPERATURA DE 6 8 5 ° C

*vC

t r a n s f o r m a d a


FIGURA 2 8 d X

f ^ ‘ V ' ' f %I ' * F 1 y i V i • i r ^

i TlÉ C. •«. -.1 /I M *


48.36% Ferrita transformada2 01.00 Segundos 5 8 .0 3 % F e r r i t a t r a n s f o r m a d a

2 4 7 .0 0 S e g u n d o s

a c e r o a l c a r b o n o

52.

3 0 0

>z

200

1 00

• M S “ c r a r f u e e i ó »

v\

■ » 1 0 ° C * • 4 0 j 0 0 %

\s \

\

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A. /Á \ \ /

Ny\

_L- -4~ _l_ _1___I—L.0.7 1.0


1.77 2.0 2.18 23 239loglt) --

H V

A C E R O M I C R O A L E A D O

f i g u r a No . 32 I o s ( t ) s s g

55.

MATERIAL % Fe máx. _ kg/irm

( f c e d . 2 kg/nm

E lon ga ción(%)

% R ed u cción d e área

A c. a l C. c cntra ta m ien toi n t e r c r í t i c o 33 .62 7 5 .2 67 .44 38 .12 5 1 .43

A c. m ic r o a l. con trata m ien to i n t e r c r í t i c o 3 3 .62 1 22 .81 115.38 2 5 .33 32 .96

A c. m ic r o a l . con d eform ación 3 7 .38

(40.00% r e d . a 710°C)

125.78 121.16 18 .00 14.45

A c. a l C. contrata m ien toi n t e r c r í t i c o 5 2 .50 7 3 .5 64 .45 29 3 7 .72

A c. m icro a l ccn trata m ien to i n t e r c r í t i c o 5 3 .01 115.98 102.65 26 .75 3 0 .61

A c. m icroa l oon deform ación 50 .54

(40.00% r e d . a 685°C)

133.35 127.56 19 .75 13 .21

T A B L A Ko. 2

En la f ig u r a 27 s e h ace e v id e n te e l r e t a r d o en la tran sform a ción

Fe$ -*• Fe cí, p or l o s c o s i b l e s p r e c ip it a d o s d e NbCN y VCN en e l a c e r o m icro

a le a d o , para la s d os re d u cc io n e s u t i l i z a d a s . E sta f ig u r a es d e l t i o o AVRAMI,

la c u a l s e d iv id e en t r e s e ta p a s . la pr im era , que e s en donde se i n i c i a la

n u c le a c ió n de f e r r i t a ; la segunda etapa e s la de c r e c im ie n to que e s a c e le r a

d a , y la t e r c e r a , que e s l a f in a l i z a c i ó n d e la tra n sfo rm a ción y que e x is t e

pea: e l agotam iento d e l c r e c im ie n to . Las t r e s eta p a s son a tr ib u id a s a d i fe r e n

t e s mecanismos d e l a t e o r ía de n u c le a c ió n y c r e c im ie n to . l a prim era e tap a

e s más ráp id a s i s e dism inuye la tem peratura is o té r m ic a , además, e l p o r c ie n t o

de deform ación t i e n e b a sta n te in f lu e n c ia ; a s í , para e l a ce ro a l ca rb on o en l a

f ig u r a 26, no a p a rece e l i n i c i o de e s ta e ta p a , porque con o ya se m encionó, e l

i n i c i o de tra n sform a ción d e é s t o s , es du rante la la m in a ción , p e r o , e s ev id en

te en la f ig u r a 27 para a c e r o m icroa lea d o a una r e d u cc ió n de 27.36% a 710°C

que s e p ro lo n g a más a l l á d e 200 segundos, con 685°C s e p ro lo n g a h a sta a p r o x i -

madanente 250 segundos; s in em bargo, e s t o se a c o r ta a 200 segundos y 100 se

gundos, resp ectiv a m en te , con re d u cc ió n de 40.00% , p o r l o ta n to , s e d i c e que

e l aumente l e de form ación a c e le r a l a tr a n s fo rm a c ió n , y c o n tr a r r e s t a e l e f e c t o(13)re tard a d o de l o s m icro a le a n te s ñ or la c r e a c ió n de d e f e c t o s . En l a segunda

etapa s e t i e n e e l e f e c t o d e l a t o t a l de form ación a p lic a d a , p o r l a c r e a c ió n de

d e fe c t o s y p r e c ip i t a c ió n f e r r í t i c a sob re é s t o s , y s e hace e v id e n te , que a may o r p r e c ip i t a c ió n f e r r í t i c a , e x i s t i ó mayor c r e c im ie n to en la segunda e ta p a ,

a s í , p o r e je m p lo , para e l a ce ro a l carbono en la f ig u r a 26 para r e d u c c ió n de

27.36% a 710°C se pasa de 50 a 80% de Fe transform ada en 70 segu ndos, mien

t r a s que para 40.00% de re d u cc ió n se pasa de 53 a 87% aproximadamente de

FeCÁ transform ada tam bién en 70 segundos.

La t e r c e r a e tap a e s co n tin u a c ió n d e la v e lo c id a d de c r e c im ie n to en

la segunda e ta p a , se puede d e c i r , en form a g e n e r a l , que s i se t i e n e gran nu

c le a c ió n s e ten d rá mayor v e lo c id a d de c r e c im ie n to y e s ta n u c le a c ió n dependerá

de la d eform ación a r e v ia y deform ación de acabado, con o d e la tem peratura i s o

térm ica usada. En la s f ig u r a s f o t o g r á f i c a s d e l a c e r o m icroa lea d o e l crecn ru en

t o de f e r r i t a e s t á bandeado, a s í , o o r e je m p lo , a tem peratura de 635°C con r e

d u cc ió n de 17.36% y tiem po de 247 segundos se t i e n e una tra n s fo rm a c ió n de

31.57% y l a f e r r i t a e s tá bandeada. O tro e js n p lo , s e r ía , a la r e d u c c ió n de

27.36% a 660°C en 150 y 201 segundos.

5 n .

V. DISCUSION DE RESULTADOS

57.

Cene s e o b se rv a en e l c a s o d e l a c e r o m icroa lea d o en l a tem peratura

d e 710°C con re d u cc ió n d e 40.00% y tiem po d e 247 segundos y 43.43% F e^trans

form ada, é s t e no se puede can parar en la s mismas c o n d ic io n e s y c c n l a red u c

c ió n de 27.36%, p u e s to que s e i n i c i a apenas la n u c le a c ió n f e r r í t i c a , s in em

b a rg o , e l a n a liz a r l a form a d e gran o a u s t e n ít i c o , inm ediatam ente desp ués d e l lam inado para la s dos r e d u c c io n e s , s e n o ta que e l gran o F e ^ a 27.36% es_ t á a la rg a d o s in r e c r i s t a l i z a r , y , que a 40.00% de re d u c c ió n , e l g ra n o F e^ está

s e m i- r e c r i s t a 1 iza d o y s e puede d e c i r , que e s más f á c i l que e x is t a e l band ea-

m iento en la re d u cc ió n menor p o r l a form a d e l gra n o ; e n to n ce s , s e deduce que

la p r e c ip i t a c i c n de f e r r i t a o c u r r e p re fe re n c ia lm e n te en l ím ite s d e g ra n o , pe

r o tam bién d e n tro de e l l o s can o se a p r e c ia en la s f ig u r a s f o t o g r á f i c a s d e l _i

n i c i o d e n u c le a c ió n , s o b re to d o a l a tem peratura de 660°C , y tam bién en e s ta s

f ig u r a s se ob serv a que la f e r r i t a c r e c e en granos a la rg a d o s a 27.36% y gran os

s e m i-r e c r i s t a l iz a d o s a 40.00% d e re d u c c ió n , e s t e c r e c im ie n to puede o b e d e ce r( 8 )p os ib lem en te a l a form ación d e su b e stru ctu ra y p r e c ip i t a c ió n m t e r g r a n u la r .

De a cu erd o a l a f ig u r a 33, que e s un resumen í e l a n á l i s i s ’ l i z a d o

p o r DRX, se ob serv a que e x is t e n p r e c ip it a d o s de VCN y Nb2C, v , p o i j o ta rd o

de l a r e c r i s t a l i z a c i ó n a u s t e n ít i c a y tran sform a ción f e r r í t i c a se out ób p era rque e s t o s p r e c ip it a d o s fu e ro n l o s que in te r v in ie r o n d irecta m en te para e v i t a r

(13)e s t o s mecanismos.

E l ca rb u ro e s m eta esta b le a la s tem peraturas de en sa y o , p e r o , se

han re p o rta d o pequeñas ca n tid a d e s d e é l después de a u s te m z a r a 1250 °C

15 m inutos y tran sform ar e n tr e 675 y 750°C peor 24 h o ra s . En e l t r a b a jo de

W alker y Hcnyecanbe tam bién s e r e p o r tó l a form a ción d e ca rb u ro s m eta esta

b le s de crcm o in d u cid os p a r d e form ac ión . C onsiderando e l m étodo m encionado

para e l c á l c u lo d e Z en e l c a p it u lo I I e cu a c ió n (5 ) , d e s c r i t o p o r H a rr is ' '

para la s d os c o n d ic io n e s d e d eform ación en e l a c e r o a l ca rb on o , y sa b ien d o que (q)Q = 312 k g /m ol y d o = 50 , su st itu y e n d o en la s e cu a c io n e s (5) a (7) se

cfcitiene:

E c. (5) Z = E exp (Q/KT)

E c. (6) Ep = (4 .9 x 10- 4 )

E c. (7) Ec = 0 .8 Ep

58.

r ** 27% r = 40%

(do1 /2 (z 0 ,1 5 )

E (seg ) 3 .89 5 .14

Z (seg .i146 .1 8 x 10 148.16 x 10

Ep 0 .57 0.60Ec 0.456 0.48Eexp 0 .3 2 0 .51

Es d3 c i r , con r = 40.00% hay r e c r i s t a l i7 a c i ó n dinám ica y con 27% lo s

graroG permanecen a la rg a d os y s ó l o hay re cu p e ra c ió n e s t á t i c a y r e c r i s t a l i z a -

c ió n e s t á t i c a , quedando e l tamaño de grano f e r r í t i c o más f i n o .

E l hecho de que a r = 27% e l gran o f e r r í t i c o sea más f i n o que a r =

40 i , e s d eb id o a que la re cu p e ra c ió n y r e c r i s t a l i z a c i ó n son e s t á t i c a s . Para

e l a ce ro m icro a le a d c la d eform ación no fu e s u f i c ie n t e para r e c r i s t a l i z a c i ó n d in á ra ca , p e ro con /|0.00% en red u cc ión o c u r r ió a lg o d e r e c r i s t a l i z a c i ó n e s

t á t i c a , según s e o b serv a en las» f ig u r a s 24 y 25, en donde l o s gra n os a u s ta -

n í t i c o s está n a lg o r e c r i s t a l i z a d o s . F inalm ente, e l o b je t iv o de e s t e e s tu d io

que e s e l de s e g u ir la c i n é t i c a de tran sform a ción F e^^F eoC y que se aprove

cha para cc~.parar la s p rop ied a d es m ecánicas en la r e s i s t e n c ia a la t e n s ió n ,

p resen tan do 'o s r e s u lta d o s en la ta b la 2.

En le. misma ta b la , se ob serva que l o s a ce ro s m icro a le a d o s con d e fo r

n a c ió n tie n e n mayor r e s i s t e n c ia a l a te n s ió n que para a ce ro s m icro a le a d o s y

a ce ro s a l carb on o con tra ta m ien to i n t e r c r í t i c o ; a s í , para 37% d e f e r r i t a se2 2tie n e n d i f e r e n c ia s de aoroxnnadamente 4 kg/frm y 50 kg/rrm re sp ectiv a m en te ,

2tam bién para 50% d e f e r r i t a se t ie n e n d i f e r e n c ia s de aproximadam ente 17 kg/nm

260 kg/rnm . Aquí se e v id e n c ia que e l tamaño de gra n o f e r r í t i c o e x is t e n t e e s

más f in o en e l a c e r o m icro a le a d o en c o n d ic ió n de deform ad o, que l o s no d e fo r

mados m icro a le a d o s ; además, de que sea muy p o s ib le e l en d u recim ien to p o r pre

c ip i t a c i ó n ,

Ahora, comparando en lo s d os p o r c e n ta je s d e f e r r i t a en e l mismo a c e r o

m icroa lea d o deform ado, s e ob serva que en e l a c e r o m icro a le a d o con deform ación

de 40% y con un p o r c ie n t o de F e ° ¿ de 37 se t i e n e un e s fu e r z o máximo de 125 .782kg/mm , ahora con deform ación d e 40% p ero oon un p o r c ie n t o de f e r r i t a t r a n s -

2formada de 50 .54 se t ie n e un e s fu e r z o máximo de 1 33 .35 kg/mm , e s ta d i fe r e n - 2

c í a de 8 kg/mm se puede deb er a que cono e x i s t e mayor f e r r i t a tran sform ada ,(3,4)se t ie n e mayor p r e c ip i t a c ió n d e p o s ib le s c a r b o n itr u r o s de n io b i o y v a n a d io .

59.

V I. CONCLUSIONES

La d eform ación a c e le r a la n u c le a c ió n y cre c im ie n to de la f e r r i t a para ambos a c e r o s , p e ro e l Nb y e l V la re ta rd a n .

En e l a c e r o a l carb on o la p r e c ip i t a c ió n de la f e r r i t a o c u r r e s c b r e e l

l im it e d e grano a u s t e n ít i c o ocm pletam ente r e c r i s t a l i z a d o .

En e l a c e r o m icro a le a d o , la f e r r i t a a p a rece a i zonas de a l t a e n e rg ía

de de form ación , sean e s t o s l ím it e s de gran o a u s t e n ít i c o s n o r e s c r i s ta

l iz a d o s ( f e r r i t a en bandas), en e l in t e r i o r de l o s granos (ferrita Í n te r g r a n u la r ) .

En e l a ce ro m icroa lea d o oon 40% de r e d u cc ió n , hubo p a r c ia l r e c n s t a l i -

z a c ió n e s t á t i c a , p e r o l a d eform ación no d esap arece to ta lire n te porque

l a e s tr u c tu r a o b te n id o quedo sem ibandeada.

la s prop iedad es m ecán icas d e l a ce ro m icroa lea d o son s e n s ib le s „ >. d o -

form ación y a l a te jrperatura de tran sform a ción para co n te n id o s d e FeoC sane ja n te s .

BIBLIOGRAFIA

(1) M. A z r in , G.B. O Ison, E .B . Kula, and U .F. M arley , J r . , S o v ie t P rog ress

in therm cm echanxcal treatm en t o f m e tá is , American S o c ie t y f o r M eta ls ,

1980, V o l . 1 , No. 2 -5 , pp . 5 -3 4 .

(2) H. tfordberg, and B. A ron sson , S o lu b i l i t y o f n iobium C arbide un a u s t e m te ,

J ou rn a l o f th e Iron S t e e l I n s t i t u t e , December 1968, pp. 1263-1266 .

(3) N.K. B a l l ig e r , and R.W.K. Honeyoonbe, The e f f e c t o f m t r o g e n on p r e c i p i -

t a t io n and tra n s fo rm a tio n k in e t i c s in vanadium s t e e l s , Am erican S o c ie t y

f o r M etals and th e M e ta l lu r g ic a l S o c ie t y o f AIME, March 1980, V o l . 11 A,

pp . 421-429.

(41 M .J. Crooks, •» J . G e rra tt-R e e , J .B . Vander Sande, and W .S. CVen, P r e c i -

p . t a t io n and r e c r y s t a l l i z a t i o n m sane vanadiun and vanad iun -m obium -m i

c r o a l lc y e d s t e e l s , Am erican S o c ie t y f o r M eta ls , and The M e t a l lu r g ic a l

S o c ie ty o f AIME, Decenber 1981, pp . 1999-2013.

(5) W. Knudsen, J . Sankar, H .J . McOueen, J .J . Joñas, and D.N. Hawkins, Simu

la t i o n >f r o l l i n g sch e d u le s f o r KSIA S t e e ls , pp . 51 -56 .

(6) A.M. Sage, D evlopnents in c o n tr o l r o l l i n g o f vanad ium -bearing s t e e l s ,

p p . 119-127.

(7) M asahiro M achida, Masaak, Katsurnata, and Haruo K a ji , E f f e c t o f s t r a m

r a te on th e r e c i y s t a l l i z a t i o n on n io b iu n b e a r in g s t e e l m h o t r o l l i n g .

(8) K .J . I r v in e , T . Gladman, J . O rr, and F .B . P ic k e r in g , G o n tro lle d r o l l i n g

o f s tr u c tu r a l s t e e l s , Journal o f th e Iro n and S te e l I n s t i t u t e , August

1970, pp . 717-726 .

(9) S e l la r s , C .M ., T h e n h ^ ic a l m eta llu rq y o f h o t w ork in q , in 6 " S h e f f i e ld

I n t . G onf. on Kot Working and P orgm g P r o c e s s e s " , S h e f f i e ld , 1979.

(10) McQueen, H .J . , and Joñas, J . J . , R ecovery and r e c r i s t a l l i z a t i o n d u rin a

h ig h teinperature d e form ation , in " P lá s t i c D eform ation o f M e t a ls " , R .J .

A rsen a u lt , Ed. A c. P r e ss , New York, 1975.

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(11) Greday, T . , R outes t o h ig h e r s tre n g h t and d u c t i l i t y o f s t e e l s , in

"P ro c . Gth. I n t . C on f. on S trenght o f M eta ls and A l l o y s " , M elb ou m e,

R.G. G ifk in s , Pergamon P re ss , 1982, 1075-1088 .

Brown, E .L . , and de A rdo, A .J . , M et. T r a n s f. A . , 1981, V o l , 12 A,

pp. 3 9 -9 7 .

H irosh i S ek in e and T&dakatsu Maruyama, R e ta rd a tion o f r e c r i s t a l l i z a t i o n

o f a u s te n ite d u rin g h o t - r o l l i n g in N b -co n ta in in g lcw -ca rb on s t e e l s .

T ran sa ction S I , V o l . 16, 1976, pp. 427 -436 .

Gray, J .M ., E f f e c t o f Nb on t r a n s f . and p r e c ip i t a t io n p r o c e s s e s in HSIA

S t e e ls .

W alker, D .J . , and Honeyceznbe, R .W .K ., en J .B . , B a lla n ce , q p . c i t . , pp .

384-409.

H a b n s , J .N ., M echam cal w ork ing o f m etá is , P era* ©n h : ».

G. G lover , íh e r e la t io n s h ip betw een m ic r o e s tr u c tu r e and p r o p e r t l e¿> o f

sane h igh s tre n g h t s h e e t s t e e l s , S én ior R esearch O f i i c e r , I^el_

b ou m e R esearch L a b o ra to r ie s .

A . M alish ev, T e c n o lo g ía de l o s m e ta le s , p p . 106-112.

D .J . B lickw ede, Hie i s o l a t i o n o f ca r b id e s f r e n h igh speed s t e e l , M etals

T ra n sa ction s , V o l. 185, pp. 578-584.

(20) R obert E. R e e d -H ill , P r in c ip io s de m e ta lu rg ia f í s i c a , segunda e d ic ió n ,

pp. 598-602.

APENDICE

F igura

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Figura

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Lista

F igura

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Figura

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1 Esquena de tra ta m ien tos te rn o n e cá n ico s s o v ié t i c o s , tra ta m ie n to s

2 y 5 in c lu y e n p o l ig o n iz a c ié n ; 3 y 6 in c lu y e n tra ta m ien tos h ere

á l t a n o s , (A) TM JT, (B) ITMBT.

2 Esquema de diagrama de t ie m p o -te rp e ra tu ra -tra n s fo rm a c ió n , demos

trando la c l a s i f i c a c i ó n norteam ericana de trata m ien tos te r n o n e -

c á n ic o s .

3 S o lu b il id a d de n itr u r o s y c a r b o n itr u r o s de n io b io en a u s t e n ita ,

acordando a r e s u lta d o s exp erim en ta les ( l ín e a s con tin uas) y d e te r

minando a f ó r r ila 4 ( l ín e a s punteadas) .

4 P roducros do s o lu b i l id a d de ca rb u ros y m t r u r o s en a u s te n ita cano

una fu n ció n de tem peratura (Aronsson y S e k in e ) .

5 Tiempo re q u e r id o para p r o d u c ir 20% de aumento en f l u j o de e s fu e r z o

s ob re ca len ta m ien to is o té r m ic o a ca rg a c e r o . Todos lo s especím enes

a u sten izad os a 1250°C y deform ados 30% en com presión a la tem pera

tura de ca len ta m ien to antes de la p rueba . E l i n i c i o y f i n a l d e p re

c ip i t a c ió n de Nb (CN) en especím enes lam inados en c a l ie n t e de 0.03%

Nb, a n a liz a d o p o r m icro s co p ía e le c t r ó n ic a de especím enes t a p i a d o s ,(4)son in d ica d o s p o r la s l ín e a s d o b le s (Hansen, Vander, C oh én ).

6 Curva TTT de FeVC determ inada p o r d i l a t o n e t r ía is o té r m ic a .

7 Diagramas m para FeVCN y FeVN determ inado p o r d i la t o m e t r ía i s o

té rm ica .

8 R e c r is t a i iz a c ió r . de a u s te n ita y tamaños de grano r e s u lta n t e s en a

c e r o s a l Nb (Matsubara) . ''

9 E fe c to s de deform ación t o t a l s c b r e p rop ied a d es m ecánicas y tamaño

de gran o.

10 R educción de lam inado (%) JIS (Japan In te r n a t io n a l S ta n d a rd ).

11 E fe c to de ca len ta m ien to in term ed io so b re la e s tru c tu ra y p ro p ie d a d e s

de a c e r o s con 1.5% Mn y 1.5% Mn-Nb después de 87% d e d e fo rm a c ió n .

12 R e c r is t a l iz a c ió n de a u s te n ita s ig u ie n d o de una s im p le d e fo rm a c ión

de 50%.

de figuras

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Figura 13 Tem peratura de acabado,

14 Diagrama de tran sform a ción is o té r m ic a d e la a u s te n ita en e l a c e r o e u te c t o id e .

15 I n f lu e n c ia d e la v e lo c id a d de e n fr ia m ie n to d e l a c e r o e u te c t o id e en l a p o s ic ió n de l o s puntos c r í t i c o s .

16 C édula d e ex p erim en ta ción .

17 Forma e q u ia x ia l d e l gran o a n tes d e d eform ación a tem peratura de 900°C.

18 Forma a la rga d a d e l grano después de una re d u cc ió n d e 27.36%.

19 Forma r e c r i s t a l i z a d a d e l gran o después d e una r e d u cc ió n de 40.00% .

20 30 Segundos de T . is o té r m ic o con ta n p era tu ra de 710°C.

21 60 Segundos de T. is o té r m ic o con tem peratura de 685°C.

22 30 Segundos de T . is o té r m ic o con tem peratura de 660°C.

23 30 Segundos de T. is o té r m ic o co n ta n p era tu ra & 660 '":

24 100 Segundos de T . is o té r m ic o c o i tem peratui ó de 710“ ';

25 10 Segundos de T . is o té r m ic o con tempera-cura de 685°C.

26 C in é t ic a de tran sform a ción de a c e r o a l ca rb on o .

27 C in é t ic a de tran sform a ción de a c e r o m icro a le a d o .

28 F ig u ra s d e tran sform a ción de a c e r o a lca rb a n o , y a c e r o m icro a lca a ooon una re d u cc ió n de 27.36% y con tem peratura is o té r m ic a de 710°C .

28a F ig u ra s de tran sform a ción de a c e r o a l ca rb on o , y a c e r o m icro a le a d ocon una re d u cc ió n de 27.36% y con tem peratura is o té r m ic a de 685°C .

28b F ig u ra s de transfcarnación de a c e r o a l ca rb cn o , y m icro a le a d o con una re d u cc ió n de 27.36% y con tem peratura is o té r m ic a de 660°C .

28c F ig u ra s de tran sform a ción d e a c e r o a l ca rb o n o , y m icro a le a d o con una re d u cc ió n de 40.00% y con tem peratura is o té r m ic a de 710°C .

28d F ig u ra s de tran sform a ción de a c e r o a l ca rb on o , y m icro a le a d o con una re d u cc ió n de 40.00% y con tem peratura is o té r m ic a de 685°C .

29 F ig u ra de dureza con tra tiem p o de tra n s form a ción de a c e r o a l ca rb on o ccn re d u cc ió n de 27.36%.

30 F ig u ra de dureza con tra tierrp o d e tra n s form a ción de a c e r o a l ca rb cn o con re d u cc ió n de 40.00%.

F igura 31

F igura 32

F ig u ra 33

F igura de du reza con tra tiem p o de tran sform a ción d e a ce ro m icroa lea d o con re d u cc ió n d e 27.36%.

F igura de dureza con tra tiem p o de tran sform a ción d e a ce ro m icroa lea d o con re d u cc ió n de 40.00%.

F ig u ra de d ifra c to g ra m a .

transformacion isotermica de austenita deformada en caliente.”

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