Efecto del tiempo y temperatura de austenización en el crecimiento de grano con tratamiento térmico de temple del acero AISI 4340

Abstract

El acero especial AISI: 4340 se utiliza en la industria automotriz para una variedad de componentes donde se requieren resistencia y tenacidad. Los elementos de aleación presentes incluyen níquel, cromo, molibdeno, manganeso, silicio. La función de estos elementos es optimizar las propiedades mecánicas, superiores a las mostradas por los aceros al carbono comunes. Por ejemplo, la combinación de cromo y molibdeno aumenta la resistencia a las altas temperaturas. Aunque la composición química es importante, la influencia de la microestructura sobre las propiedades mecánicas es aún más significativa. El tamaño de grano después del tratamiento térmico puede afectar propiedades como la resistencia y la fatiga. Con referencia a esta última propiedad mecánica, se ha informado que el tamaño de grano es uno de los factores que causan fallas por fatiga. El tamaño de grano está relacionado con la temperatura de austenización y el tiempo de mantenimiento del calentamiento, así como con el tamaño de grano original del acero antes del endurecimiento. Por tanto, el propósito de este proyecto de tesis es identificar el efecto de la temperatura de austenitización y del tiempo de mantenimiento a esta temperatura; sobre el crecimiento de grano austenítico cuando el acero AISI: 4340 cuando se somete a un tratamiento térmico para su endurecimiento. Se utilizaran nueve probetas cilíndricas de 25.4 mm. de diámetro y 10 mm. de espesor. Las muestras luego de mecanizadas y pulidas se llevarán a temperaturas de austenitización en el rango de 960 y 1000ºC según la matriz experimental para hacer crecer el tamaño de grano austenítico durante tiempos de 3.0, 3.5 y 4.0 horas. Con el objetivo de generar la presencia de gases de carbono que contengan carbono atómico, las muestras se colocarán en una caja de acero que contiene abundante carbón mineral. Esto también garantiza la existencia de una atmósfera totalmente reductora, que evitará la oxidación superficial de las probetas. Seguidamente se realizará el endurecimiento total mediante temple con agua a temperatura ambiente. En esta fase se obtendrá la formación de una estructura martensítica y la delimitación de los bordes de la austenita. Para la determinación del número de tamaño de grano austenítico ASTM, se utilizarán dos métodos de metalografía cuantitativa que se indican en la norma ASTM E112. Ambos métodos denominados de Jefferies y de Heyn requerirán el uso de micrografías obtenidas mediante un microscopio metalográfico.