5. METALOGRAFÍA DE LOS ACEROS
5.3 Fichas técnicas de aceros al carbono
5.3.5 Estudio de acero con microestructura “troosita”
Acero D. HEVA “troosita” (8)
Estructura
Nódulos de troostita (negros) sobre un fondo blanco de
martensita.
Acero
D. HEVA.
Composición C=1,12%
Mn=0,30% Si=0,22%
P=0,012%
S=0,011%
Ataque
Con nital al 5% durante 21 segundos.
Dureza
660 HV
Microdurómetro
Medida indentaciones Vickers
Troostita = 415 HV
Martensita = 605 HV
Troostita = 526 HV
Martensita = 842 HV
Estado
Templado. Superficie longitudinal de un redondo de 8 mm de
diámetro.
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Restauración y observación
La troostita es un agregado extremadamente fino de cementita y de hierro alfa. Se produce por transformación isotérmica de la austenita a temperaturas de 500⁰ a 600⁰ aproximadamente, según sea la composición de los aceros, o por enfriamiento de la austenita a la velocidad ligeramente inferior a la crítica de temple.
Sus propiedades son intermedias entre las de la martensita y la sorbita. Tiene una resistencia a la tracción variable de 125-175 Kg/mm2 y el alargamiento es de 5 al 10%. También es
magnética.
La microfotografía corresponde en la probeta del muestrario, a una zona de transición entre áreas martensíticas (blancas) y otras áreas troosíticas (negras), que no se ven en la figura, pero que pueden observar en la probeta obtenida de una varilla de 10mm de diámetro, templada solo por un extremo. La superficie que observamos en la probeta corresponde al sentido longitudinal de la varilla.
Imagen 1
Acero D. Heva X25 antes del proceso de restauración. Se muestra que la superficie está dañada.
A estos aumentos no es apreciable la microestructura.
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Imagen 2Acero D. Heva X500 antes del proceso de restauración. Pese a los aumentos la microestructura no es observable, necesita un proceso de desbaste, pulido y ataque químico.
Imagen 3
Acero D. Heva X100 tras el proceso de restauración. Tras un ataque con nital al 5%, durante 21 segundos podemos que la superficie es apta para su observación. Se pueden apreciar claramente los nódulos de troostita (oscuros) sobre un fondo azul de martensita.
Imagen 4
Acero D. Heva X500 tras el proceso de restauración. La troostita es un agregado extremadamente fino de cementita y hierro α. Se produce por transformación isotérmica de la austenita entre 600-500ºC. Presenta propiedades intermedias entre la martensita y la sorbita.
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Análisis de fase
Rango de colores para el análisis de las dos fases presentes (x100).
Tras realizar el análisis de fases en dos zonas diferentes de la muestra de acero D. Heva con X100, observamos que el porcentaje de troostita y martensita que nos da el programa de análisis de imagen es similar. En el programa de análisis de imagen hemos realizado la medición del % de fases en dos zonas diferentes modificando ligeramente el rango de color con el que se diferencia una y otra fase.
PROPORCIÓN DE FASES Martensita (%) Troostita (%)
Análisis de imagen_1 (x200) 76,16 23,84
Análisis de imagen_2 (x200) 77,14 22,86
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Dureza
Una vez obtenidas 5 medidas de microdureza en cada una de las fases (ferrita y perlita) con el microdurómetro, en zonas equidistantes de la muestra, el siguiente paso ha sido medir las huellas indentadas con el programa de análisis de imagen.
Medición de dureza en dos fases con el programa análisis de imagen (x200).
Dureza sobre nódulo de troostita (x500). Dureza sobre fondo de martensita (x500).
La media aritmética de las 5 medidas realizadas en cada fase (troostita y martensita) con cada instrumento (microdurómetro y programa de análisis de imagen) se recoge en esta tabla:
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Dureza
665 HV
Microdurómetro
Medida indentaciones Vickers
Troostita = 415 HV
Martensita = 605 HV
Troostita = 526 HV
Martensita = 842 HV
La diferencia de durezas obtenidas en ambos métodos se debe a que la precisión con la que podemos medir las diagonales de las huellas con el microdurómetro no es relativamente buena, y una pequeña variación del tamaño de estas conlleva una diferencia en la dureza considerable. Por ello, la precisión de la dureza es mayor al medir las indentaciones con el programa de análisis de imagen, ya que se pueden realizar diferentes aumentos; además, las líneas de medición son más exactas.
También por otra parte hay que resaltar que las huellas obtenidas son muy pequeñas al realizar las indentaciones con 20 g de carga, para no estropear la zona de observación. Con una mayor carga se obtienen unos resultados algo más acotados.
Para calcular la dureza global aproximada de la muestra emplearemos el valor medio de las durezas de cada una de sus fases obtenidas por uno y otro método (con el microdurómetro y con el programa de análisis de imagen), así como las proporciones de cada fase presentes en la aleación:
Dureza troostita =
2
) (
)
(microdurómetro Dureza análisisdeimagen
Dureza = = 2 526 415 470,5HV Dureza martensita = 2 ) ( )
(microdurómetro Durezaanálisisdeimagen
Dureza = = 2 842 605 723,5HV
Dureza global = % troostita x 470,5+ % martensita x 723,5 =
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Otras propiedades mecánicas
Si tomamos como referencia los valores expuestos en la tabla de estructuras del acero (Pág. 72) podemos calcular de forma aproximada algunas otras propiedades mecánicas para nuestro material:
Dureza global:Dureza troostita (enfriamiento lento) ≈ 450 HV Dureza martensita ≈ 700 HV La dureza global aproximada obtenida con el porcentaje de fases en la muestra: % troostita x 450 + % martensita x 700 = 0,2335 x 450HV + 0,7665 x 700HV = 641,625 HV
Se observa una concordancia aceptable entre este valor de dureza global aproximada y el obtenido experimentalmente: 664,425 HV.
Resistencia a la tracción:La resistencia a la tracción aproximada de este acero la obtenemos con la siguiente expresión:
R ≈ 3 ) (HV Dureza = 3 425 , 664 = 221,475 kg/mm2 ≈ 2.170,4 N/mm2 ≈ 2.170,4 MPa
Resistencia a la fatiga y límite elástico:La resistencia a la fatiga y el límite elástico los podemos aproximar como:
F ≈ 2 tracción = 1.085,2 MPa
Y ≈3
,
3
)
(HV
Dureza
xkg
N
1
8
,
9
= 1975,77 MPaDureza aprox.(HV)
R (MPa)
F (MPa)
Y ( MPa)Página