PROPIEDADES MECÁNICAS DE ACEROS COLADOS CON MICROESTRUCTURA BAINÍTICA LIBRE DE CARBUROS

NICOLÁS E. TENAGLIA; ALEJANDRO BASSO; ROBERTO E. BOERI; J. M. MASSONE

Mar del Plata

Congreso; Congreso SAM CONAMET 2022; 2022

INTEMA-UNMDP

En el área de la metalurgia de las aleaciones ferrosas ha habido en los últimos años un creciente interés sobre las microestructuras bainíticas libres de carburos (BLC), las cuales se obtienen a partir de ciclos isotérmicos de austemperado de aceros de alto silicio. El bajo costo relativo, la simpleza de su procesamiento térmico y la excelente combinación de propiedades mecánicas que se obtienen, impulsaron el desarrollo de los aceros BLC en varios centros de investigación de todo el mundo. En efecto, es posible ajustar ciertos parámetros (composición química y ciclo térmico) para obtener ciertas propiedades mecánicas deseadas, lo cual hace de los aceros BLC excelentes candidatos para un gran número de aplicaciones [1-2].Si bien la gran mayoría de los trabajos reportados en la bibliografía se enfocan en aceros conformados en caliente, se han encontrado algunos trabajos realizados sobre aceros colados. La principal diferencia entre un acero conformado y un acero colado es que este último presenta microsegregación de los elementos de aleación, provocando una composición química heterogénea en el volumen de las piezas. Esto trae aparejada una distribución no homogénea de fases (ferrita bainítica y austenita retenida) en cuanto a cantidad relativa, tamaño y composición química de las mismas.Los pocos trabajos realizados sobre aceros BLC colados, así como la experiencia de la División Metalurgia de INTEMA en fundiciones de hierro austemperadas, cuyo procesamiento y microestructura es similar a los aceros BLC, ha motivados el desarrollo de aceros BLC colados. Este proyecto, que se lleva a cabo desde el año 2013, incluye el diseño de composiciones químicas adecuadas, el estudio de la estructura de solidificación de aceros colados de alto silicio, la cinética de transformación bainítica a distintas temperaturas y la determinación de las propiedades mecánicas y al desgaste.Este trabajo resume las propiedades a la tracción obtenidas sobre aceros BLC colados con diferente composición química y parámetros de procesamiento térmico. Los aceros utilizados en este trabajo son aceros de medio (0,4-0,45%) y alto (0,7-0,8%) carbono, aleados con 2% de silicio y 0,6% Mn. El alto contenido de silicio tiene como finalidad retardar significativamente la formación de carburos durante la transformación bainítica, logrando microestructuras compuestas por ferrita bainítica y austenita retenida. Además, los aceros utilizados cuentan con distintos aleantes como Cr, Ni, Cu, Mo, Al y Co. La composición química de los aceros se encuentra en la Tabla 1.Los aceros, colados en moldes de arena con forma de “Keel block” de 32 mm de espesor (ASTM A703), fueron seccionados y mecanizados para obtener probetas de tracción de ¼” (ASTM E8). Luego fueron tratados térmicamente a distintas temperaturas de austemperado. Las temperaturas y tiempos de los ciclos térmicos utilizados se encuentran detallados en la Tabla 1. Finalmente, las probetas fueron ensayadas en una maquina de ensayos universales, registrando tensión de fluencia, tensión de rotura y elongación total.La Tabla 1 muestra los resultados de los ensayos de tracción. Se observa que es posible alcanzar un amplio rango de propiedades, tanto en lo referido a tensión de fluencia y rotura, como ductilidad. Al ser tratados a menor temperatura de austemperado, los aceros desarrollan una mayor resistencia, pero menor ductilidad. Lo opuesto ocurre a mayores temperaturas de austemperado.