MICROSCOPIA ELECTRONICA DE BARRIDO

En las figuras 28, 29 y 30 se muestran las imágenes obtenidas en el microscopio electrónico de barrido JSM-6490LV de la Universidad de los Andes donde se evidencian las microestructuras presentes en las probetas de estudio a mayores aumentos (1000x, 3000x y 5000x) lo cual nos permite observar detalladamente las fases de cada muestra, que en conjunto con los valores de microdureza permiten identificarlas con exactitud. La parte derecha de las micrografías nos indica la morfología de la superficie de las probetas y la parte izquierda nos da una tonalidad en escala de grises para definir la fase existente en la muestra. La letra F representa la fase de ferrita, P representa la perlita, la letra M corresponde a martensita, MR representa martensita revenida.

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MICROGRAFÍAS DEL ACERO 1020 TOMADAS CON MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO

Material en estado de entrega Acero 1020 Acero 1020 templado a 825 °C

Acero 1020 templado a 755 °C y revenido a 450 °C

Acero 1020 templado a 825 °C y revenido a 450 °C

Figura 28. Micrografías del acero 1020 tomadas con microscopio electrónico de barrido

Para el acero 1020 en estado de entrega, cuya dureza general promedio corresponde a un valor de 184 HV, se observan como las fases microestructurales presentes cambian de ferrita y perlita, a pequeños granos de ferrita rodeados de agujas que aparente son de martensita. Debido al valor de microdureza de 461 HV que se obtuvo en dicha fase, se pudo determinar que esta corresponde a martensita cuya dureza se ve condicionada por el bajo porcentaje de carbono del acero 1020.

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Se evidencia mayor contenido de martensita en la probeta templada a 825 °C comparándola con la que fue templada a 755 °C debido a la mayor transformación de ferrita en austenita durante el calentamiento, lo cual produce que en momento de templar la probeta sea mayor la cantidad de austenita que se transforma en martensita. Una vez el material es revenido ocurre una difusión del carbono de manera laminar en los granos de ferrita.

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MICROGRAFÍAS DEL ACERO 1045 TOMADAS CON MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO

Material en estado de entrega Acero 1045 Acero 1045 templado a 770 °C

Acero 1045 templado a 740 °C y revenido a 450 °C

Acero 1045 templado a 770 °C y revenido a 450°C

Figura 29. Micrografías del acero 1045 tomadas con microscopio electrónico de barrido

Para el acero 1045 en estado de entrega se evidencian fases de ferrita y perlita las cuales tienen un contenido de carbono mayor en comparación con el acero 1020. Esto genera que en el momento del temple se obtenga una estructura definida de agujas de martensita, la cual se corrobora al ver el valor de microdureza de 783 HV para la probeta templada a 770 °C y de 765.8 HV para la probeta templada a 740 °C la cual se encuentra dentro de una matriz ferritica, teniendo en cuenta que el

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volumen de martensita aumenta en la probeta templada a 770 °C al ser comparada con la probeta templada a 740°C.

Al ser revenida ocurre una difusión del carbono en las agujas de martensita generando martensita revenida cuya dureza disminuye mientras su estabilidad microestructural se ve beneficiada, generando un material más dúctil.

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MICROGRAFÍAS DEL ACERO 8620 TOMADAS CON MICROSCOPIO ELECTRÓNICO DE BARRIDO

Acero 8620 templado a 770 °C Acero 8620 templado a 840 °C

Acero 8620 templado a 770 °C y revenido a 450 °C

Acero 8620 templado a 840 °C y revenido a 450 °C

Figura 30. Micrografías del acero 8620 tomadas con microscopio electrónico de barrido

Para el acero 8620 se evidencian fases de ferrita y perlita en la micrografía del material en estado de entrega. Esta micrografía es muy similar a la del material 1020 en estado de entrega debido a que tienen igual contenido de carbono (aproximadamente 0.20%). Sin embargo, en el acero 8620 hacen presencia algunos carburos formados por los elementos aleantes que contiene el material, los cuales no se pudieron identificar mediante las micrografías.

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Al templar el acero 8620 a una temperatura cercana a A1 se evidencia una fase

mixta de ferrita y martensita en menor proporción.

El temple del acero 8620 realizado a 840 °C (cercana a A3) permite evidenciar

una transformación trascendente respecto a la imagen del acero 8620 en estado de entrega. Casi toda la austenita se transforma en martensita.

Una vez el acero 8620 es revenido reaparecen granos de ferrita y martensita revenida en el límite de grano de la misma.

La tabla 9 consolida los datos obtenidos en el desarrollo del proyecto y permite al lector obtener un panorama de los valores esperados de dureza, microdureza, así como las fases microestructurales que se obtienen al templar y revenir los aceros 1020, 1045 y 8620 desde temperaturas intercríticas.

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Tabla 9

Comparación microestructural de los aceros 1020, 1045 y 8620 templados desde temperaturas intercriticas y revenidos.

MATERIAL DUREZAS MICRODUREZAS / FASES

1020 SIN TEMPLE 184 HV FERRITA:186.0HV + PERLITA: 251.7HV 1020 TEMPLE A 755 °C 255 HV FERRITA:264.6HV + MARTENSITA:347.5HV 1020 TEMPLE A 825 °C 351 HV FERRITA:352.4HV + MARTENSITA:461.1HV

1020 TEMPLE A755 °C Y REVENIDO A 450 °C 218 HV

FERRITA:259.4HV + (MARTENSITA REVENIDA):360.3HV 1020 TEMPLE A 825 °C Y REVENIDO A 450 °C 258 HV FERRITA:352.0HV + (MARTENSITA REVENIDA):452.6HV 1045 SIN TEMPLE 222 HV FERRITA:292.2HV + PERLITA:371.7HV 1045 TEMPLE A 740 °C 438 HV FERRITA:662HV + (MARTENSITA):783HV 1045 TEMPLE 770 °C 474 HV (AGUAS DE MARTENSITA + FERRITA):765.8 1045 TEMPLE A 740 °C Y REVENIDO A 450 °C 292 HV FERRITA:346.7HV + MARTENSITA REVENIDA:463.7HV

75 1045 TEMPLE A 770 °C Y REVENIDO 450 °C 320 HV (FERRITA+ MARTENSITA):469.4HV 8620 SIN TEMPLE 183 HV FERRITA:162HV + (PERLITA + CARBUROS ALEADOS):233.5 8620 TEMPLE A 770 °C 342 HV FERRITA:306.0HV + MARTENSITA:499.6HV 8620 TEMPLE A 840 °C 388 HV (FERRITA + MARTENSITA): 518.2HV 8620 TEMPLE A 770 °C Y REVENIDO A 450 °C 277 HV FERRITA:272.0HV + MARTENSITA:504.8HV 8620 TEMPLE A 840 °C Y REVENIDO A 450 °C 332 HV FERRITA:484.3HV + MARTENSITA:555HV Fuente: Autores.

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7. CONCLUSIONES

Se identifica un comportamiento característico similar entre los aceros 1020, 1045 y 8620 al ser sometidos a una serie de tratamientos térmicos de temples a temperaturas intercríticas y revenidos a 450 °C durante 15 minutos.

Como resultado de las pruebas de dureza se evidencia un endurecimiento general de los materiales tratados térmicamente, siendo mayor el aumento porcentual de los aceros templados a temperaturas cercanas a A3. También como

era de esperarse, ocurre una reducción de la dureza en las probetas después de ser revenidas, la cual es mayor en el acero 1045, seguida por el acero 1020, y menos evidente en el acero 8620 en términos porcentuales.

Se logra identificar morfológicamente mediante la obtención de micrografías ópticas y electrónicas de las muestras las microestructuras presentes después de realizar cada tratamiento térmico; en las cuales se evidencia la transformación de la microestructura ferrítica-perlítica (material base), a una microestructura ferrítica- martenstica en la mayoría de los tratamientos realizados; teniendo como diferencia principal la proporción porcentual en la que se encuentran distribuidas las fases en las muestras, el valor de dureza general y las microdurezas específicas de acuerdo a la composición del material.

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8. BIBLIOGRAFIA

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Gorni, A. A. (2002). STEEL FORMING AND HEAT TREATING HANDBOOK. SAN VICENTE, BRAZIL.

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