Estudio de la transformación isotérmica de un acero aisi 4140 a fin de obtener estructuras Bainitica- Martensitica

Abstract

Los aceros, en estado bainítico permiten obtener una amplia gama de propiedades mecánicas. Este hecho ha incentivado el estudio de la reacción bainítica y sus aplicaciones dirigidas a la sustitución de aceros altamente aleados para la fabricación de componentes de maquinaria en los que se requiere alta resistencia a la tracción y capacidad de absorber energía de impacto. Adicionalmente, las microestructuras bainíticas han encontrado aplicación en sistemas donde se requiere resistencia al desgaste, ya sea asociado a fenómenos de rodadura y deslizamiento, como es el caso del contacto rueda-riel, o a desgaste abrasivo, como el presente en la industria de beneficio de minerales. Algunas aleaciones Fe-C presentan una excelente combinación de tenacidad y resistencia mecánica, asociada a los productos de la reacción bainítica, que los hace útiles en la fabricación de componentes sometidos a altos esfuerzos. Sin embargo, en nuestro medio el conocimiento de esta transformación es reducido; esto hace difícil la competitividad del sector metalmecánico en una economía globalizada. En este trabajo se hace una revisión de los conceptos básicos de la reacción bainítica, de los factores más importantes en su transformación y se plantea una metodología experimental que permita generar un tratamiento isotérmico para conseguir una microestructura bainìta-martensìta. Justificación. El presente trabajo de Tesis encuentra justificación en: La posibilidad de obtener un estructura bainítica a partir de un acero AISI 4140 debido a su composición química adecuada. La factibilidad de diseñar y desarrollar una técnica experimental que considere un tratamiento térmico combinado de temple y posterior tratamiento isotérmico para la formación de bainita. Planteamiento de la Hipótesis. En una condición isotérmica, es posible descomponer la fase austenita en bainita. El control adecuado del tiempo de temple en aceite, temperatura y tiempo isotérmico; forma mezcla de micorestructuras conformadas por bainita y martensita, las cuales modifican las características mecánicas originales del acero en estudio. Exposición del problema. Los aceros de construcción como el acero AISI 4140 es muy usado cuando se trata de elementos sometidos a esfuerzos de tracción y torsión debido a su estado bonificado. La modificación de su microestructura inicial, requiere diseñar un tratamiento térmico que permita mantener la fase austenìtica hasta rangos de 200 y 500°C y luego mantenerla isotérmicamente por un tiempo prolongado hasta conseguir bainita+martensita. Por lo tanto, se presenta el problema de crear las condiciones operacionales más adecuadas para el cambio de fase de austenita a bainita+martensita y evaluar el efecto de la temperatura y tiempo isotérmico sobre las propiedades mecánicas.