DISEÑO DE UN PROCESO DE TRATAMIENTO TÉRMICO PARA EL ...
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DISEÑO DE UN PROCESO DE TRATAMIENTO TÉRMICO PARA EL MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE UNA HERRAMIENTA DE ACERO DE CONFORMADO EN FRÍO PROYECTO DE INVESTIGACIÓN GONZALEZ GUEVARA JUAN MANUEL QUIROGA SANCHEZ ANA MARÍA DIRECTORA: MANRIQUE TORRES MARTHA RUTH CO-DIRECTORA: ARISTIZABAL CASTRILLÓN ADRIANA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL BOGOTÁ D.C 2016
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DISEÑO DE UN PROCESO DE TRATAMIENTO TÉRMICO PARA EL
MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE UNA HERRAMIENTA
DE ACERO DE CONFORMADO EN FRÍO
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
GONZALEZ GUEVARA JUAN MANUEL
QUIROGA SANCHEZ ANA MARÍA
DIRECTORA:
MANRIQUE TORRES MARTHA RUTH
CO-DIRECTORA:
ARISTIZABAL CASTRILLÓN ADRIANA
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA INGENIERÍA INDUSTRIAL
BOGOTÁ D.C
2016
Tabla de contenido
Título .......................................................................................................................................... 3
Glosario ...................................................................................................................................... 4
1. Resumen ejecutivo ............................................................................................................... 6
2. Justificación ........................................................................................................................ 7
3. Objetivos ............................................................................................................................. 9
3.1. Objetivo general ........................................................................................................... 9
3.2. Objetivos Específicos.................................................................................................... 9
4. Marco teórico .................................................................................................................... 10
5. Metodología ....................................................................................................................... 12
6. Resultados ......................................................................................................................... 20
6.1. Propuesta definitiva ................................................................................................... 20
6.2. Restricciones de la solución ........................................................................................ 27
6.3. Validación de la solución ............................................................................................ 29
6.4. Evaluación del impacto de la solución propuesta........................................................ 30
7. Conclusiones y recomendaciones ....................................................................................... 31
8. Bibliografía ....................................................................................................................... 38
Anexos ...................................................................................................................................... 40
Título
Diseño de un proceso de tratamiento térmico para el mejoramiento de las propiedades
mecánicas de una herramienta de acero de conformado en frío.
Glosario
Aceros para trabajo en frío: Los aceros de herramientas para trabajo en frío, se usan
para procesos en los cuales no se trabaja a una temperatura superior de 200°C. Estos aceros
son ideales para este tipo de trabajos ya que presentan una dureza elevada, gran resistencia al
desgaste, maquinabilidad adecuada, resistencia elevada al impacto, buena tenacidad, y
reducida variabilidad dimensional en el tratamiento térmico (Böhler).
Carburos primarios: Son los carbonos que se encuentran unidos a 3 hidrógenos y algún
radical.
Carburos secundarios: Son los carbonos que están unidos a dos hidrógenos y a dos
radicales.
Conformado en frío: Los procesos de conformado en frío se caracterizan porque el metal
es trabajado por debajo de su temperatura de recristalización. Para estos trabajos se requieren
esfuerzos mucho mayores ya que debido a que el material permanece rígido solo logra ser
deformado permanentemente una vez es excedido el límite elástico de la pieza.
Dureza: Oposición que ofrece el material a alteraciones como la penetración, la abrasión,
el rayado, la cortadura y a las deformaciones permanentes en general. Esta dureza se mide en
la escala de Mohs.
Temperatura de austenización: Temperatura a la cual es calentado el acero en un
principio para lograr una microestructura austenítica. Esta temperatura es observable en los
diagramas de equilibrio Hierro (Fe) y Carbono (C).
Temple: tratamiento térmico en donde se realiza el calentamiento del acero hasta una
temperatura determinada (temperatura de temple), por un tiempo específico y el enfriamiento
posterior en un medio de temple definido. Este procedimiento involucra la obtención de un
estructura martensítica tras el enfriamiento, lo cual provoca la obtención de una dureza y
resistencia mecánica superior a la correspondiente en un estado de equilibrio.
Revenido: tratamiento térmico que tiene consiste principalmente en calentar el acero al
carbono a una temperatura inferior que la de austenización durante un tiempo determinado,
con el objetivo de modificar las características mecánicas del acero tras el temple obteniendo
la combinación más adecuada para el trabajo a realizar.
Tenacidad del acero: Resistencia de un sólido a romperse cuando es golpeado, si se
rompe con facilidad es considerado un sólido frágil, de lo contrario es un sólido tenaz.
1. Resumen ejecutivo
La fabricación de productos de conformado en frío en la industria metalmecánica requiere
de la utilización de materiales, herramientas y maquinarias determinadas con propiedades
mecánicas específicas, las cuales permiten obtener artículos de alta calidad y con las
especificaciones técnicas requeridas por los clientes. Dentro de estos procesos de elaboración
se presentan inconvenientes relacionados con la herramienta empleada (que ocasionan una
baja productividad, aumento de costos, incremento en la reposición del material y una mayor
generación de residuos) tales como las características de este en cuanto a dureza,
homogeneidad estructural no es uniforme; la variación de propiedades en un mismo tramo de
material repercute en la eficiencia de la máquina afectando su vida útil; y por último la
diferenciación en proceso de los parámetros de máquina perjudican el desempeño de las
herramientas generando fracturas tempranas.
El propósito de esta investigación es diseñar un proceso de tratamiento térmico con el fin
de mejorar las propiedades mecánicas de un acero para herramientas en trabajo en frío,
encontrando la mejor relación entre variables (dureza y microestructura) y parámetros
(temperatura y tipo de material) y sus valores óptimos. Mediante el análisis metalográfico y
de microdureza Vickers y conversión a Rockwell, utilizando las normas ASTM E-18, ASTM
E 112-13 y la Norma Técnica Colombiana NTC 3353.
Los resultados muestran que luego de la realización del temple y revenido para el acero K
340, a 1050 °C durante 1 hora y 553 °C durante 20 minutos respectivamente, esta
herramienta presenta una mayor durabilidad ejecutando 218700 golpes, un incremento del
847.6% con respecto a los valores inicialmente establecidos por una empresa. Además de
esto, se determinó que el mejor tipo de acero es el AISI D6, por los datos obtenidos, por lo
cual se recomienda a la compañía realizar probetas en este material para analizar su
comportamiento en la conformación en frío.
2. Justificación
La utilización de herramientas para la fabricación de productos mediante procesos de
conformado en frío tiene un alto impacto en la productividad en la medida que el material en
el cual están elaboradas afecta la durabilidad y desempeño que presentan a lo largo de la
manufactura de artículos. Actualmente en una empresa de la industria metalmecánica1 se
fabrican de 160 a 180 piezas por minuto mediante estampado en frío utilizando una máquina
que tiene como componente un punzón, el cual está sufriendo rupturas o deformaciones
causando daños en los productos finales, y a su vez provoca retrasos, tiempos improductivos
y costos de reposición de la herramienta. La compañía no cuenta con un sistema automático
que detenga la producción cuando ocurre esta fractura por lo cual se siguen produciendo
hasta 25800 artículos los cuales presentan no conformidades. A lo largo del 2016 (Enero -
Abril) han consumido 1870 punzones (aproximadamente 468 mensuales) en comparación a
los 1400 empleados en todo el 2015. Cada una de estas herramientas tiene un costo de
$7.500 COP.
La fabricación de herramientas para procesos de deformación en frío se realiza en diversos
tipos de aceros. El acero es una aleación de hierro y carbono; y se clasifica principalmente en
5 grupos, aceros al carbón, acero aleado (también conocidos como aceros de baja aleación),
aceros inoxidables, aceros para herramientas y aceros para usos especiales (ASM
International, 2006). El acero para herramientas, material utilizado en la empresa y empleado
en la presente investigación, se clasifica como un acero de alta calidad (con propiedades tales
como durabilidad, resistencia, estabilidad a alta temperatura, alta dureza) fabricado para
controlar la composición química, y desarrollar propiedades útiles para trabajar y dar forma a
otros materiales (Uddeholm, 2012). Actualmente, se realizan manipulaciones térmicas del
mismo para obtener un mejoramiento de las características por medio del aumento contralado
1 Acuerdo de confidencialidad
de la temperatura, el medio y tiempo de enfriamiento. Algunos de los tratamientos más
usados son el templado que produce una pieza con una dureza y resistencia mecánica más
elevada a la correspondiente en estado de equilibrio; y el revenido, con el cual se modifican
las características mecánicas, resultantes del temple, obteniendo una combinación más
adecuada para el trabajo que va a realizar (Blázquez, Del Río López, 2014).
La empresa pertenece al sector metalmecánico y metalúrgico de Colombia (dentro de las
industrias manufactureras). En el segundo trimestre del 2015, estas industrias representaron
en el PIB un decrecimiento del 1,3% respecto al mismo periodo del año 2014. Los productos
metalúrgicos básicos tuvieron una variación porcentual anual de -0,4% (DANE, 2015).
Por otro lado, este sector pertenece al Programa de Transformación Productiva, del
Gobierno Nacional, el cual está enfocado “al Desarrollo Productivo del país y con la que se
generan entornos más competitivos y empresas más fuertes y productivas” (Programa para la
Transformación Productiva, 2013). La visión del proyecto está orientada, a través del
mejoramiento de las empresas, crear “un sector soporte central para el desarrollo, la
innovación y la competitividad de los demás sectores de la industria nacional” (Programa
para la Transformación Productiva, 2013).
Debido a las necesidades que presenta la empresa y a la visión que se tiene para este sector
en un futuro se plantea una alternativa para mejorar la durabilidad de las herramientas
mediante la obtención de valores óptimos, en cuanto a la vida útil de estas, que permitan
lograr la mejor relación de comportamiento entre el material de estas y el material a
conformar; y, así de esta forma evitar inconvenientes relacionados con baja productividad,
aumento de costos, reposición de herramientas y generación de desechos que contribuyen a
un incremento de la contaminación ambiental.
3. Objetivos
3.1. Objetivo general
Diseñar un proceso de tratamiento térmico que permita obtener la mejor relación entre
microdureza y microestructura en una herramienta de conformado en frío.
3.2. Objetivos Específicos
Determinar el efecto de los parámetros: temperatura del sistema y tipo de acero para
herramientas, en las variables respuesta: dureza y metalografía.
Determinar los valores óptimos (tiempo y temperatura) que permiten obtener las
condiciones ideales para los materiales seleccionados para su utilización en procesos
productivos de conformado en frío.
Establecer si existe una correlación entre los parámetros: temperatura y transformación de
los materiales sometidos a tratamientos térmicos.
Determinar el tipo de acero que presenta mejor relación entre las variables.
4. Marco teórico
El acero es una aleación de Hierro (Fe) y Carbono (C) en la cual los átomos de C, en
tamaño, son 1/30 de los átomos de Fe. Debido a esta característica, al calentarse este material
el C penetra con facilidad en el acero formando microestructuras junto con el Fe, cambiando
sus propiedades (dureza, tenacidad, etc). El mejoramiento de estas características depende
del grado de dispersión que se logre del C en el Fe ya que produce un incremento
significativo en la dureza del material en comparación a otros elementos de posibles
aleaciones. En el Anexo 1 se observa un diagrama de equilibrio Fe – C en el cual se muestra
la relación de las temperaturas y la formación de diferentes microestructuras en el acero
dependiendo de su contenido de carbono (ASM Handbook Vol 1). Estos valores varían
dependiendo de las aleaciones y el porcentaje de estas que contengan los aceros (Ver Anexo
2).
Los tratamientos térmicos son aquellos procesos a través de los cuales se logran obtener
las propiedades deseadas en una pieza cambiando sus microestructuras por medio del uso de
un aumento controlado de la temperatura al igual que el enfriamiento de la misma. Se
clasifican principalmente en: volumétricos, los cuales afectan la totalidad de la pieza tratada;
superficiales, los cuales modifican las propiedades sólo en la superficie de la pieza; y, los
termoquímicos, los cuales cambian la composición global química de la pieza. Este tipo de
tratamientos tienen como objetivo aumentar la tenacidad de las piezas de acero. Se busca que
el grano de las microestructuras no sea muy grueso ya que esto genera una reducción en la
tenacidad de la pieza tratada. Cada procedimiento consiste en calentar la pieza con una
velocidad determinada, mantener la temperatura en cierto punto y luego enfriarlas en
condiciones óptimas para obtener el resultado deseado. Las condiciones de calentamiento y
enfriamiento (velocidad, temperatura y tiempos) dependen del tipo y composición del
material, su estructura y las propiedades deseadas. Para la finalidad de este trabajo, se hará
énfasis en los tratamientos de temple y revenido puesto que estos son los usados para la
fabricación de herramientas para procesos de forja y estampado en frío. En el anexo 3 se
encuentra la explicación de estos tratamientos.
En el estudio “Influence of microstructure on galling resistance of cold – work tool steels
with different chemical compositions when sliding against ultra – high – strength Steel sheets
under dry condition” se encontró que el cambio en la microestructura en diferentes tipos de
acero D2, usado en una herramienta de trabajo en frío para el estampado en seco sobre
láminas de acero de alta dureza producía una mayor resistencia pues tenía una gran cantidad
relativa de carburos secundarios en comparación con las muestras que presentaban gran
cantidad de carburos primarios gruesos. (Dae-Cheol Ko, Sung-Gwi Kim, Byung-Min Kim.
2015)
Para el tema de estudio de esta investigación, se realizarán pruebas de microdureza,
Vickers (HV), y conversión a dureza Rockwell (Ver Anexo 4). Adicional a estos ensayos se
realizarán pruebas metalográficas. La metalografía es la parte de la metalurgia que se
encarga de estudiar las características estructurales de los metales y aleaciones con la
finalidad de relacionarlas con sus propiedades físicas, mecánicas y químicas. A través de este
tipo de análisis se pueden observar los tratamientos mecánicos y térmicos a los cuales ha sido
sometida la pieza. (ASM Handbook Vol 9)
Con estos análisis se pueden determinar características tales como el tamaño de grano,
distribución de las fases que componen la aleación, inclusiones no metálicas, micro cavidades
de contracción y escorias entre otras más. (H. Zhang, B. Long, Y. Dai, 2008)
Diversas investigaciones se han realizado enfocadas a analizar los efectos de tratamientos
térmicos en las microestructuras de materiales (Ver Anexo 5).
5. Metodología
El proceso para la elaboración del tratamiento térmico para el mejoramiento de las
propiedades mecánicas de acero para herramientas estuvo compuesto por seis fases las cuales
se mencionan a continuación.
Es importante mencionar que se emplearon tres tipos de aceros para herramientas de
trabajo en frío acero K 340 (el cual fue suministrado directamente por la empresa), AISI A2 y
AISI D6 (los cuales se adquirieron con el fin establecer valores comparativos de microdureza
y microestructura entre estos y los alcanzados con el acero trabajado en la compañía a
evaluar; y tener otras alternativas que fueran más eficientes y menos costosas).
Fase Preliminar: se adquirieron dos tipos de acero para herramienta, AISI D6 y AISI A2
con dimensiones mmmm 50026 y mmmm 5005.20 respectivamente. Posteriormente, se
mecanizó cada barra para obtener el radio a analizar, es decir, media pulgada. Una vez
obtenido el radio se cortó la barra de tal forma que se consiguieran probetas de
mmmm 105.20 (con tolerancia de 001,0 mm) cada una. Se elaboraron 23 probetas de las
cuales, para esta fase sólo se tomaron 10 de acero AISI A2 y 8 de acero AISI D6 con el fin de
establecer, basados en las fichas técnicas de los materiales, ver Anexo 6, las temperaturas de
temple de estos dos aceros como se muestra en la tabla 2.
Tabla 2
Rangos de temperaturas temple AISI D6 y AISI A2.
Tipo de acero Temperatura de temple (°C)
AISI D6 950, 960, 970, 980
AISI A2 930, 940, 950, 960, 970
Luego de la determinación de las temperaturas se procedió a la realización del respectivo
tratamiento térmico, para las 18 probetas. Para esto se ejecutaron dos tratamientos térmicos
principales, ver figura 7, uno en el cual se templaban 5 piezas del acero AISI A2 y otro en el
cual se templaban 4 probetas de AISI D6. Se empleó el horno Horno Borel KP 1100 – 1, como se observa en la Figura 8.
Figura 7. Procedimiento tratamiento térmico (temple). Elaboración propia.
1. Se introdujeron todas las piezas cuando el horno
estaba frío.
2. Se marcó en el horno como °T inicial la mínima
de los rangos de °T de temple (es decir, 930 y 950
°C).
3. Al alcanzar la °T, se extrajó una probeta
aleatoriamente.
4. Se introdujó en el medio de enfriamiento (aceite con viscosidad 70) la probeta
seleccionada.
5. La probeta permaneció en el medio de enfrimiento
4 min, realizando movimientos circulares.
6. Un vez se completó el tiempo se retiró del
recipiente con aceite.
7. Paralelamente, se incrementó la °T al
siguiente rango (es decir, 940 y 960°C)
8. Se realizó el mismo procedimiento de
extracción y enfriamiento hasta que las 5 piezas AISI A2 y 4 probetas AISI D6
estuvieran templadas.
.
Figura 8. Procedimiento tratamiento térmico (temple). Elaboración propia.
Se realizó otra réplica de los dos tratamientos, 5 piezas de AISI A2 y 4 de AISI D6, por lo
cual al finalizar se obtuvieron las 18 probetas templadas. En la figura 9 y figura 10 se
observan las gráficas para el proceso de temple de los aceros AISI D6 y AISI A2
respectivamente.
Figura 9. Gráfica Proceso de temple acero AISI D6. Elaboración propia.
Figura 10. Gráfica Proceso de temple acero AISI D6. Elaboración propia.
A partir de la finalización del proceso de templado, y en base a la norma ASTM E18 -
Standard test methods for Rockwell Hardness of metallic materials (en la cual se indica que
la superficie de prueba y la parte inferior de la superficie de la pieza, para mejores resultados,
debe ser lisa, uniforme y libre de óxido, materia extraña y lubricantes) (ver Anexo 7) y la
norma técnica colombiana NTC 3353, se inició la preparación de las muestras la cual
consistía en lijar y pulir cada una de las probetas resultantes.
Una vez mecanizadas y templadas las probetas fueron analizadas en el durómetro para
obtener su respectiva microdureza Vickers y la conversión a dureza Rockwell. La carga
empleada fue de 500 gf y el tiempo de esta de 30 segundos.
Paralelamente a esta medición, se realizó el estudio de la microestructura del material. Se
tomó como referencia la norma ASTM E 112 – 13 (Standard test methods for determining
average grain size) (ver Anexo 7) por lo cual cada una de las probetas fue expuesta,
previamente al análisis metalográfico, a un reactivo (ácido clorhídrico) con el fin de revelar el
tamaño del grano. Se empleó el microscopio metalográfico el cual permite realizar
mediciones directas de diámetros, longitudes y áreas de los granos que se encuentran en la
pieza a evaluar.
Fase 2: Consistió en la realización del análisis de las probetas enviadas por la empresa (16
punzones y 9 recalcadores, que habían sufrido ruptura o deformación, elaboradas en acero K
340). Inicialmente se midió la microdureza de las 9 piezas del recalcador con el objetivo de
obtener la dureza no deseada de los punzones. Posteriormente, se tomó el punzón (probeta de
referencia) que mostraba las características óptimas, según la compañía (dureza entre 60 y 64
HRC), que permitían un mejor comportamiento de la herramienta en su vida útil por lo cual,
se efectuó la medición de su microdureza y microestructura respectiva con el fin de establecer
un parámetro de comparación.
Fase 3: Posteriormente, se tomaron 5 de los 15 punzones restantes del acero K340 y se les
realizó el temple entre 1040 y 1080 °C (datos tomados de la ficha técnica, ver Anexo 8) como
se muestra en la figura 12. Se introdujeron en el horno, cuando este estaba frío. Luego se
tomó una probeta aleatoriamente para introducirla en el medio de enfriamiento. Se
incrementó la temperatura al siguiente rango y se realizó el mismo procedimiento de
extracción y enfriamiento.
Figura 12. Gráfica Proceso de temple acero K340. Elaboración propia.
Seguidamente se midió para cada una de estas probetas sólo su microdureza respectiva.
Con estos valores, se determinó el rango de temperatura en donde se observó un valor de
dureza que estaba dentro del óptimo establecido por la empresa. Al obtener esta temperatura
(1050 °C), se tomaron 5 de las 10 probetas restantes del acero K340 y se les realizó el mismo
procedimiento. Debido a que las piezas mostraron valores por debajo de 59 HRC, se tomaron
las últimas 5 probetas de este acero se les realizó el mismo procedimiento pero separándolas
por grafito con el fin de obtener una réplica de la prueba.
Fase 4: Se realizó un análisis comparativo de los tipos de acero estudiados (AISI D6 Y
AISI A2) con relación al acero K 340 mediante los valores de microdureza y
microestructura. Con esta evaluación se determinó que el acero AISI D6 presentaba
características similares; en consecuencia, se procedió a realizar el temple (al igual que en las
Fases Preliminar, 2 y 3) para las 5 piezas restantes de AISI D6 a una temperatura de 950°C y
después el revenido (proceso que alivia tensiones internas del material disminuyendo la
fragilidad de este) junto con las 5 últimas piezas del acero K340 evaluadas. La temperatura
del revenido y la curva de enfriamiento se establecieron a partir de la información
suministrada en las fichas técnicas de los materiales correspondientes.
Fase 5: Se tomaron las 5 últimas probetas analizadas del acero K 340 (aquellas que tenían
temple y revenido) se enviaron a la empresa con el fin de realizar pruebas para evaluar el
comportamiento al desarrollar los trabajos de conformado en frío. Las piezas se instalaron en
la máquina la cual se puso en marcha y se evaluó su comportamiento hasta que la herramienta
se fracturó o deformó, a partir de allí se determinó el número de golpes efectuados. Es
importante mencionar que la compañía previa ejecución de estas pruebas, hace un proceso de
rectificado a las piezas que permite darle las dimensiones necesarias para iniciar su
funcionamiento en la máquina.
Fase 6: Con la ayuda de un diseño de experimentos del tipo DCA (diseño completamente
aleatorio) se determinó la influencia de la temperatura de temple en la microdureza promedio
de los tres tipos de acero estudiados. En las tablas 3 y 4 se observan los parámetros y
variables evaluadas.
Tabla 3
Parámetros para proceso de temple.
Factor Significado Nivel
Temperatura (°C) Temperatura a la cual se va a
templar la pieza
-AISI D6: 950, 960, 970 y
980 °C.
-AISI A2: 930, 940, 950,
960 y 970 °C.
-K 340: 1050, 1060, 1070 y
1080 °C.
Material (tipo de acero para
herramientas)
Muestra de acero con la cual
se está trabajando
Muestra de la universidad,
muestra suministrada por
empresa externa
Tabla 4
Variables respuesta.
Parámetro Objetivo Equipo Referencia Estándar
Dureza
Se medirá en la
escala de
Vickers (HV)
cual fue el
resultado de la
prueba sobre la
muestra para
Durómetro HVS - 100A
ASTM E 18
poder
determinar
cambios en la
dureza de la
misma.
Parámetro Objetivo Equipo
Referencia Estándar
Metalografía
Se observarán y
analizarán las
microestructuras
presentes en la
muestras para
determinar las
capas
endurecidas por
el tratamiento
térmico, tamaño
de grano, límites
de grano y
dislocaciones y
análisis
microestructural.
Microscopio
metalográfico
ASTM E112 -
13
6. Resultados
6.1.Propuesta definitiva
Se diseñó el siguiente proceso de tratamiento térmico para el acero K 340 y AISI D6 que se muestran en la figuras 13 y 14 respectivamente;
tomando como referencia los datos hallados de los materiales analizados, tanto de microdureza resumidos en las figuras 15, 16 y 17 y de la
microestructura resumidos en las figuras 18, 19 y 20 (resultados completos en el anexo 9):
Figura 13. Proceso de Tratamiento Térmico propuesto. Elaboración propia.
Figura 14. Proceso de Tratamiento Térmico propuesto para el acero AISI D6. Elaboración propia.
Figura 15. Dureza HRC promedio para acero K 340. Elaboración propia.
Figura 16. Gráfica dureza promedio HRC acero AISI D6. Elaboración propia.
Figura 17. Gráfica dureza promedio HRC acero AISI A2. Elaboración propia.
Figura 18. Relación área promedio de grano y temperatura de temple para el acero AISI A2 y AISI D6.
Elaboración propia.
0,000
0,010
0,020
0,030
0,040
0,050
0,060
920 930 940 950 960 970 980 990
Áre
a
Temperatura (°C)
Relación área promedio de grano y temperatura temple
AISI D6
AISI A2
Figura 19. Relación diámetro del grano y temperatura de temple para el acero AISI D6 y AISI A2.
Elaboración propia.
Figura 20. Relación longitud del grano y temperatura de temple para el acero AISI D6 y AISI A2..
Elaboración propia.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
920 930 940 950 960 970 980 990
Diá
met
ro (
nm
)
Temperatura (°C)
Relación diámetro y temperatura de temple
AISI A2
AISI D6
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
920 930 940 950 960 970 980 990
Lon
gitu
d (
nm
)
Temperatura (°C)
Relación longitud promedio grano y temperatura de temple
AISI D6
AISI A2
Para la solución propuesta se estableció, mediante la utilización de un diagrama hierro-
carbono (figura 21), que la estructura óptima de las piezas a emplear tras el temple es
principalmente la cementita y la ferrita. La cementita proeutectoide, para aceros
hipereutectoides (es decir, aquellos aceros que presentan un contenido de carbono mayor que
0.77% hasta 2.10%) que forma una red que envuelve a los granos perlíticos.
Dentro de la propuesta planteada se halló, que debido a la alta correlación que presentó el
acero AISI D6 entre la temperatura de temple y la dureza HRC de la tabla 12 y además de
esto la correlación presentada por este acero con respecto a las medidas de tamaño de grano
(tabla 13) en comparación de los aceros AISI A2 (tabla 14) y el tamaño de grano de la
probeta de referencia de acero K 340 (tabla 15); y, que la microdureza promedio después del
temple fue notablemente superior comparada con los aceros AISI A2 y K 340 (ver figura 22),
este material es el que presenta mejor relación para los trabajos de conformado en frío.
Figura 21. Diagrama Hierro - Carbono. Grupo de estudos sobre fratura de materiais. Recuperado de: http://slideplayer.es/slide/159199/
Tabla 12
Correlación temperatura de temple (°C) y microdureza HRC aceros AISI D6, AISI A2 y K
340.
Tipo de acero Dureza HRC
D6 0,816
A2 0,894
K 340 -0,126
Tabla 13
Correlación dureza HRC, área, diámetro y longitud acero AISI D6.
Área (nm2)
Diámetro
(nm)
Longitud
(nm)
Dureza Hv -0,016 0,960 1,00
Dureza HRC 0,712 -0,274 -0,127
Tabla 14
Correlación dureza Hv y HRC, área, diámetro y longitud acero AISI A2.
Área (nm2)
Diámetro
(nm)
Longitud
(nm)
Dureza Hv -0,380 -0,338 -0,155
Dureza HRC -0,378 -0,335 -0,156
Tabla 15
Tamaño de grano (área, diámetro y longitud) probeta de referencia acero K340.
Área (nm2)
Diámetro
(nm)
Longitud
(nm)
0,026 0,176 0,558
Figura 22. Dureza HRC promedio para cada tipo de acero. Elaboración propia.
6.2. Restricciones de la solución
Dentro de las restricciones de la solución propuesta se encuentran: el proceso de
rectificado, el número de revenidos, los valores óptimos inicialmente establecidos (probeta de
referencia), el diseño de experimentos realizado y la escala de laboratorio.
En primera instancia, el proceso de rectificado (“operación de mecanizado en donde se
obtienen superficies con un grado de terminación superficial, exactitud de forma geométrica
y presión dimensional” (Grupo tecnología mecánica).) fue realizado directamente en la
empresa provocando que dentro del proceso no se tenga un control de esta variable por lo
cual los resultados se pueden ver afectados.
En segunda instancia, en la ficha técnica de cada uno de los materiales se sugieren las
condiciones más adecuadas para la realización de cada uno de los tratamientos térmicos
aplicables a las piezas. Dentro de los aceros analizados, los proveedores recomiendan más de
un revenido para obtener las características óptimas; sin embargo, para la ejecución de este
proceso se requiere tener un mayor control del tiempo y la temperatura mediante una rampla
de enfriamiento, pero en el horno suministrado por el CTAI no se puede efectuar esta
validación.
Por otro lado, para el presente Trabajo de Grado no fue posible realizar un Diseño de
Experimentos Factorial 2x 32 , establecido en el Proyecto de Grado, debido a que los factores
Temperatura de Temple y Medio de Enfriamiento no tienen los mismos niveles para todos los
tipos de aceros estudiados o no fue posible evaluar estos niveles. En el caso de la
temperatura de temple según las fichas técnicas entregadas por el proveedor de los aceros se
estipulan diferentes rangos de temperaturas para los diferentes tipos de acero como se puede
observar en la tabla 3.
Además de esto, para el factor de medios de enfriamiento no fue posible realizar los
experimentos en un medio como en sales de cianuro ya que al ser altamente tóxico es
necesario tener un permiso para poder hacer la compra y manipulación de este, permisos con
los cuales no se contaban. También, con el enfriamiento se buscaba un temple medio por lo
cual no se empleó agua ni aire.
Finalmente, el proceso de tratamiento térmico se realizó a escala de laboratorio en un
horno con unos rangos de temperatura y especificaciones técnicas determinadas provocando
que el tamaño de las probetas (de los aceros AISI D6 y AISI A2) estuviera sujeto a este.
6.3.Validación de la solución
Una vez realizados los respectivos tratamientos térmicos para cada una de las probetas a
evaluar de la empresa, se efectuaron diversas pruebas en donde se analizaba el
comportamiento real de 5 piezas de acero K 340 templadas a 1050 °C y revenidas a 553°C en
el proceso de conformado en frío para la elaboración de los productos, comercializados por la
compañía, encontrando los siguientes resultados en la tabla 16:
Tabla 16
Resultados reales obtenidos.
Número de
Probeta
Temperatura de
Temple (°C)
Temperatura
de Revenido
(°C)
Dureza
(HRC)
Número de
golpes
50 1050 553 63.62 1432
51 1050 553 64.36 218700
52 1050 553 60.86 1225
53 1050 553 61.96 2282
54 1050 553 59.36 5387
El número de golpes hace referencia a la cantidad de impactos realizados por la probeta,
para efectuar el conformado de los productos, antes de sufrir una fractura o deformación. El
número de probeta es la identificación de la pieza a lo largo de los experimentos.
A partir de estos resultados, se observa que la probeta 51 muestra una durabilidad más
elevada que las otras. La dureza de esta pieza es de 64.36 HRC; esto puede indicar que a una
mayor dureza, el desempeño de la herramienta mejora considerablemente.
6.4. Evaluación del impacto de la solución propuesta
En base a las pruebas realizadas en la compañía y de los productos fabricados se
estableció que los impactos generados a partir de la solución propuesta son los observados en
la tabla 17.
Tabla 17
Comparación situación actual con situación propuesta comportamiento punzones.
ITEM SITUACIÓN ACTUAL SITUACIÓN PROPUESTA
Duración 2.18 h 20 a 24 h
Costo mensual $665.000 COP $60.000 - $72.000 COP
Ahorro 0 $588.550 - $600.550 COP
7. Conclusiones y recomendaciones
A partir de los experimentos realizados y los datos obtenidos se concluye en primera
instancia que al realizar un proceso de templado y revenido para las probetas del acero K 340
el comportamiento y durabilidad de la herramienta es mayor, obteniendo 218700 golpes, es
decir un incremento del 847.6%, en comparación con los 25800 inicialmente reportados por
la empresa con un temple a 1050 °C, con medio de enfriamiento aceite industrial durante 4
minutos, y un revenido a 553°C durante 20 minutos (1 hora por cada 20 mm de espesor) y
medio de enfriamiento aceite industrial durante 4 minutos.
Por otro lado, a partir del diseño de experimentos (figura 23 y 24), se estableció que ni
para el acero AISI A2 ni AISI D6 existe una diferencia significativa en la microdureza
promedio HRC y Hv con las variaciones de temperatura de temple especificadas en la tabla 2
con un nivel de confianza α = 0,05 y para el acero K 340 no fue posible realizar una tabla
ANOVA ya que solo se pudo hacer una réplica por nivel de temperatura. Se realizaron dos
réplicas por nivel de temperatura para ambos tipos de acero. Además de esto es importante
resaltar que estos diseños de experimentos no reflejan la relación existente entre el
rendimiento y las diferentes microestructuras obtenidas en los aceros.
Figura 23. Tabla ANOVA acero AISI D6, factor temperatura de temple (°C). Elaboración propia.
Figura 24. Tabla ANOVA acero A2, factor temperatura de temple (°C). Elaboración propia.
A lo largo del experimento se evidenció la importancia que tiene el uso del grafito en los
proceso de temple y revenido para los tres tipos de aceros empleados, lo anterior debido a que
el cubrir las piezas de acero con grafito evita que estas sufran una descarburización lo cual
produce el efecto contrario que se busca en un proceso de temple (aumentar la dureza del
material) y termina disminuyendo la dureza del mismo. Esto fue evidente debido que al
momento de templar las 5 probetas de acero K 340 a 1050° se obtuvieron resultados
diferentes a los inicialmente obtenidos debido a que para ese momento el crisol del horno el
cual estaba fabricado en grafito, ya se había quemado. Debido a esto se procedió a templar
de nuevo otras 5 probetas de acero K 340 a 1050°C pero cubiertas con grafito, en está ocasión
los resultado fueron muy similares a los deseados como se observa en la figura 25.
Figura 25. Gráfica probetas acero K340 templadas con y sin grafito. Elaboración propia.
Teniendo en cuenta la correlación altamente positiva entre la temperatura de temple y la
dureza HRC de los aceros AISI A2 y D6, se puede decir que para estos dos tipos de acero a
una mayor temperatura se obtiene un nivel de dureza más elevado mientras que para el acero
K 340 la correlación de es significativa y negativa por lo cual se infiere que la temperatura de
temple no afecta significativamente la dureza de este acero como se observa en la figura 26
(Solo aplica para el rango de temperaturas de temple especificado en las fichas técnicas de
estos acero del anexos 6 y 8).
Al comparar los tres tipos de acero con un diseño de experimentos completamente
aleatorio (DCA) usando las probetas que probablemente no fueron afectadas por la pérdida de
carburos se tiene que con un nivel de confianza α = 0,05 la diferencia en el promedio de
microdureza entre los tres tipos de acero (D6, A2 y K 340) no es significativa como se
observa en la tabla ANOVA (ver figura 26).
Figura 26. Tabla ANOVA dureza, factor tipo de acero. Elaboración propia.
En cuanto al tamaño de grano se pudo establecer con la ayuda de un DCA a un nivel de
confianza α=0,05 para el acero AISI D6 que no existe diferencia significativa en el radio
(figura 27), diámetro, área y longitud de los granos de la microestructura con las variaciones
en la temperatura de temple como se observa en la figuras 18 y 19. Aunque se puede observar
un aumento considerable en la longitud de grano a medida que aumenta la temperatura de
temple como se ilustra en la figura 20.
Figura 27. Tabla ANOVA área, radio, diámetro y longitud acero AISI D6 factor temperatura de temple.
Elaboración propia.
Para el acero AISI A2 con la ayuda de un DCA, se pudo establecer que no existe una
diferencia significativa en el radio, diámetro, área y longitud de los granos de la
microestructura con las variaciones en la temperatura de temple con un nivel de confianza
α=0,05 como se observa en la figura 28. Se puede observar una tendencia a disminuir el
tamaño de grano a medida que aumenta la temperatura de temple como se ilustra en la figura
17.
Figura 28. Área promedio de grano nm2 contra temperatura de temple. Elaboración propia.
Teniendo en cuenta la correlación altamente positiva mostrada por el acero AISI D6 tanto
entre la temperatura de temple con el nivel de dureza HRC y el nivel de dureza HRC y el
diámetro y longitud de grano y que el acero AISI D6, presentó un mayor nivel de dureza
HRC promedio en comparación a los aceros AISI A2 y K340 alcanzando valores de dureza
HRC similares a los de la probeta de referencia, se concluyó que el tipo de acero que presenta
una mejor relación entre las variables analizadas, tanto de microdureza como microestructura,
es el AISI D6 con una temperatura de temple de 950 °C, con medio de enfriamiento aceite, y
revenido de 200 °C. Con respecto a la microestructura del material en la figura 29 se
muestra el resultado para una probeta de acero AISI D6, templada a 950 °C durante 45
minutos, enfriada con aceite industrial durante 4 minutos en comparación con la
microestructura de la probeta de referencia, figura 30. El tamaño de grano (longitud)
obtenido en promedio para esta temperatura de temple fue de 0.458 mm.
Figura 29. Microestructura acero AISI D6 (50X). Elaboración propia.
Figura 30. Microestructura acero K 340 (50X). Elaboración propia.
Para el análisis de la microestructura de cada material se tomaron 3 mediciones diferentes:
área, diámetro y longitud del grano. A partir de estos datos, se estableció que a mayor
temperatura de temple para el acero AISI A2 los tamaños dimensionales del grano
disminuían; esto indica que la herramienta presenta un valor de microdureza mayor puesto
que las propiedades mecánicas de los materiales tienden a aumentar cuando el tamaño de
grano disminuye.
Por otro lado, se observa en las gráficas (figuras 18, 19 y 20), que para el Acero AISI D6 a
medida que aumenta la temperatura de temple los tamaños dimensionales del grano
aumentan; sin embargo, para 980 °C se visualiza una disminución significativa. Los menores
valores corresponden a 950 °C y 980°C, lo cual valida el valor óptimo de dureza encontrado
para este tipo de acero que a su vez es un indicativo que a menor tamaño de grano mayor
dureza.
Luego de la obtención de los resultados, se establecen como recomendaciones los
siguientes aspectos. Primeramente, una de las restricciones de la solución planteada es el
proceso de rectificado realizado por la empresa, por lo cual en este aspecto puede existir una
oportunidad de mejora, en donde se evalúen las condiciones más adecuadas para su
ejecución, al igual que los parámetros y variables que pueden influir directamente en las
propiedades mecánicas del material.
Por otro lado, se recomienda a la empresa realizar punzones en el acero AISI D6 pues este
es el material que presenta la mejor relación entre las variables estudiadas. Asimismo, se
observó que este tipo de acero presenta un valor de dureza similar a la probeta del acero K
340 probado en la empresa (aproximadamente 64 HRC), esto a su vez indica que se encuentra
en el rango óptimo para realizar los trabajos de conformado en frío.
Finalmente, como recomendación se establece ejecutar réplicas del proceso de tratamiento
térmico planteado con el fin de dar un mayor nivel de confianza de los resultados obtenidos.
8. Bibliografía
A.M. Abrão., B. Denkena., J. Köhler., B. Breidenstein., T. Mörke., & P.C.M. Rodrigues.
(2014). The influence of heat treatment and deep rolling on the mechanical properties
and integrity of AISI 1060 steel. Journal of Materials Processing Technology, 214,
3020-3030.
American Society for Metals (ASM) International. (2006). Practical Heat Treating.
Recuperado de:
http://www.asminternational.org/documents/10192/1849770/ACF180B.pdf
ASM HANDBOOK Vol 9 .Metallography and Microestructures.. United States of
América. 9 ed. ASM International, 1998. 775 p.
ASM HANDBOOK Vol 1. Properties and Selection: Irons, Steels and High . Performance
Alloys.. United States of América. 10 ed. ASM International, 1995. 937 p.
American Society for Testing and Materials (ASTM International). Standard Test Methods
for determining average grain size.
American Society for Testing and Materials (ASTM International). Standard Test Methods
for Rockwell Hardness of metallic materials.
Blánquez V.M., Del Río López V.L.E.B. (2014). Ingeniería y ciencia de los materiales
metálicos. España. Dextra Editorial S.L.
Chan-Pyoung Park, Jung-Jun Lee, Seung-Kyun Kang, Young-Cheon Kim, Kwan-Sik
Woo, Seung-Won Jeon, Dongil Kwon. (2016). Evaluation of high-temperature
Vickers hardness using instrumented indentation system. Materials Science and
Engineering: A.
Dae-Cheol Ko, Sung-Gwi Kim, Byung-Min Kim. (2015). Influence of microstructure on
galling resistance of cold – work tool steels with different chemical compositions
when sliding against ultra – high – strength Steel sheets under dry condition.
DANE. (2015). Boletín técnico. Recuperado de:
http://www.dane.gov.co/files/investigaciones/boletines/pib/bol_PIB_dem_IItrim15.pd
f
Grupo Tecnología Mecánica. Procesos de fabricación. Recuperado de:
http://www3.fi.mdp.edu.ar/tecnologia/archivos/TecFab/23.pdf
H. Zhang, B. Long & Y. Dai. (2008). Metallography studies and hardness measurements
on ferritic/martensitic steels irradiated in STIP. Journal of Nuclear Materials
J.A. Benito, R. Cobo, W. Lei, J. Calvo & J.M. Cabrera. (2016). Stress–strain response and
microstructural evolution of a FeMnCAl TWIP steel during tension–compression
tests. Materials Science and Engineering: A.
Norma Técnica Colombiana. (1997). Siderurgia definiciones y métodos para los ensayos
mecánicos de productos de acero.
Programa para la Transformación Productiva. (2013). Recuperado de:
https://www.ptp.com.co/metalmecanico/sector_metalmecanico.aspx
Rosario, S. Introducción a los aceros especiales. Recuperado de:
http://www.bohlerperu.com/files/Intro-AcerosEspeciales.pdf
S.K. Saha, Lalta Prasad, & Virendra Kumar. (2012). Experimental investigations on heat
treatment of cold work tool steels: Part 1, air-hardening grade (D2). International
Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), 2 (2), 510-519.
Uddeholm. (2012). Heat treatment of tool Steel. Recuperado de:
http://www.uddeholm.com/files/heattreatment-english.pdf
Anexos
Anexo 1
Figura 1. Diagrama de equilibrio Fe - C.
Anexo 2
Propiedades de los aceros
Las aleaciones en los aceros tienen un efecto en el comportamiento del material a lo largo
de su vida útil. Los elementos de aleación que se encuentran frecuentemente en los aceros
aleados son: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio,
cobre, titanio, circonio, plomo, selenio, aluminio, boro y niobio. Estos afectan las
propiedades mecánicas, la ferrita, la formación de la austenita y su transformación, y el
revenido. A continuación se explica cada uno de estos aspectos con mayor detenimiento.
En primera instancia, con respecto a las propiedades mecánicas, estas aleaciones se buscan
con el fin de: aumentar la dureza y la resistencia mecánica; conferir resistencia uniforme a
través de toda la sección en piezas de grandes dimensiones; disminuir el peso (consecuencia
del aumento de la resistencia) de modo de reducir la inercia de una parte en movimiento o
reducir la carga muerta en un vehículo o en una estructura; conferir resistencia a la corrosión;
aumentar la resistencia al calor; aumentar la resistencia al desgaste; aumentar la capacidad de
corte; y, mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas. Estas características se pueden
alcanzar ya que los elementos de aleación aumentan la resistencia de la ferrita y permiten la
formación de otros carburos, los cuales modifican el tamaño y la distribución de las partículas
existentes de CFe3 (Rosario,).
Los efectos de la aleación sobre la ferrita constan de un aumento en su dureza (y, por lo
tanto, la resistencia mecánica) antes incluso de cualquier tratamiento térmico. En lo referente
al resultado en el revenido, se asocia con la austenita retenida o residual en los aceros con
estas propiedades. Anteriormente, se establecía que la retención de la austenita y su
subsecuente descomposición durante el revenido eran la única causa del retardamiento del
endurecimiento del acero o del llamado “endurecimiento secundario” o “dureza secundaria”.
Sin embargo, actualmente se admite que el endurecimiento secundario es causado también
por la precipitación de una dispersión extremadamente fino de carburos de elementos de
aleación.
En la figura 2 se observa la composición química al igual que las características principales
de los aceros para trabajo en frío.
Figura 2. Tabla de composición de aceros para trabajo en frío. Recuperado de:
http://www.acefer.com.co/pdf/tabla-de-aceros.pdf
Anexo 3
Tratamientos térmicos
Figura 3. Diagrama de clasificación de tratamientos térmicos. Elaboración propia.
Según la American Society for Metal (ASM), el temple es considerado como el
enfriamiento rápido del acero desde una temperatura elevada. Usualmente el proceso de
enfriamiento se realiza sumergiendo la pieza en agua, aceite, sal o aplicando aire
comprimido. Resultante de este proceso las piezas deben adquirir una microestructura
aceptablemente dura, atribuida a la martensita. Los factores a tener en cuenta en este
tratamiento son el calentamiento, temperatura de austenización, tiempo de sostenimiento de
la temperatura de austenización y medios de enfriamiento.
Por su parte el revenido de aceros templados consiste en calentar una pieza de acero
templado a temperaturas levemente mayores a la de austenización y luego es enfriado
rápidamente, esto para obtener una estructura de martensita. Después de esto el acero se
vuelve a calentar a una temperatura inferior a A1 para obtener la dureza requerida.
Como se explicó anteriormente, los tratamientos volumétricos logran un cambio en las
microestructuras de toda la pieza. Por esta razón y por las necesidades propias del proceso de
troquelado, se analizarán sólo los tratamientos explicados anteriormente que son los
pertinentes para el tipo de conformado en frío que se analiza.
Anexo 4
Pruebas de dureza de Vickers (HV), tensión a la rotura y ensayo de compresión
Prueba de dureza de Vickers (HV): La dureza de un material se define como la oposición
que ofrece un material a la penetración, abrasión, corte o en general a cualquier tipo de
deformación permanente (ref), en este caso se utilizará la prueba de Vickers (HV) ya que es
una de las pruebas más usadas. En estas pruebas se utiliza un penetrador de diamante con
forma piramidal de base cuadrada, esta pirámide es presionada contra el material con una
fuerza determinada por un tiempo establecido con anterioridad. En la figura 4 del apéndice
E, se observa parte del procedimiento. Al momento de retirarse el penetrador del material se
procede a medir las diagonales d1 y d2 impresas en el material, luego este número es leído en
una tabla para determinar la dureza del material. (Chan-Pyoung Park, Jung-Jun Lee, Seung-
Kyun Kang, Young-Cheon Kim, Kwan-Sik Woo, Seung-Won Jeon, Dongil Kwon. 2016)
Figura 4. Ensayo de dureza de Vickers. Evaluation of high-temperature Vickers hardness using instrumented
indentation system - Chan-Pyoung Park, Jung-Jun Lee, Seung-Kyun Kang, Young-Cheon Kim, Kwan-Sik Woo,
Seung-Won Jeon, Dongil Kwon.
Tensión a la rotura: La tensión de rotura es la máxima tensión que puede resistir un
material siendo tensionado antes de sufrir una fractura en alguna de sus secciones
transversales. La resistencia a la tensión se determina usando una pieza del material la cual
es sujetada en una máquina de prueba la cual aumenta de forma progresiva la tensión sobre la
pieza hasta que esta se fractura.
Ensayo de compresión: La compresión es el resultado de la presiones o tensiones
constantes que existen dentro de un material, esta deformación se caracteriza por la reducción
de volumen o la disminución de las dimensiones del material en el mismo sentido de la fuerza
aplicada. Para pruebas experimentales no es deseable una muestra muy larga ya que al aplicar
la fuerza de compresión, tiende a flexionarse y esto no permite una distribución uniforme de
la fuerza sobre el objeto. (J.A. Benito, R. Cobo, W. Lei, J. Calvo & J.M. Cabrera. 2016)
Anexo 5
Resultados de investigaciones previas
En la investigación titulada “The influence of heat treatment and deep rolling on the
mechanical properties and integrity of AISI 1060 steel” se trabajó con el acero para
herramientas AISI 1060, el cual se sometió inicialmente a un proceso de recocido y
posteriormente al endurecimiento a través de temple y revenido (Abrãoa, Denkena, Köhler,
Breidenstein, Mörke, Rodrigues, 2014). A partir de esto, se hallaron los resultados mostrados
en la tabla 1.
Tabla 1
Efecto del tratamiento térmico en propiedades determinadas del acero AISI 1060.
.
Por otro lado, la investigación de “Experimental investigations on heat treatment of cold
work tool steels: Part 1, air-hardening grade (D2)” estudia el mejoramiento de las
propiedades mecánicas de los aceros para herramientas de trabajo en frío, específicamente
AISI D2. Como conclusión de este trabajo se encontró que la dureza incrementa al llegar a la
temperatura de austenizado y con una dureza mínima obtenida a los 970°C y máxima a los
1000°C. Además de esto, la dureza aumenta con un aumento de la temperatura de templado.
A medida que aumenta la temperatura de templado se hace más notorio un incremento en
la dureza de la pieza. Y se interpreta que a bajas temperaturas de templado solamente se
elimina el estrés por endurecimiento (sin cambios en la microestructura); mientras que a altas
temperaturas si hay cambios en las microestructuras (de martensita a martensita templada)
(Saha, Prasad, Kumar, 2012).
Anexo 6
Fichas técnicas aceros AISI A2 y AISI D6.
Figura 5. Ficha técnica acero AISI A2. Compañía general de aceros S.A.
Figura 6. Ficha técnica acero AISI D6. Compañía general de aceros S.A.
Anexo 7
Normas
ASTM E 112-13 Standard test methods for determining average grain size
Los métodos de ensayo establecidos en esta norma comprenden la medición promedio del
tamaño de grano e incluye el procedimiento de comparación, el planimetrico y el de
intercepción. Estos pueden aplicar a materiales no metálicos con estructuras similares a las
presentadas en los metales. Estos métodos de ensayo se aplican principalmente a las
estructuras individuales de granos de fases, pero que se pueden emplear para determinar el
tamaño medio de un tipo particular de estructura de grano en una muestra de múltiples fases o
multiconstituyente.
Por otro lado, estos métodos se utilizan para determinar la media de tamaño de grano de
las muestras con una distribución unimodal de áreas, longitudes o diámetros de grano. Estas
distribuciones son aproximadamente log normal. Estos no cubren métodos para garantizar la
naturaleza de estas distribuciones.
Además de esto, sólo se refieren a la determinación de tamaño de grano planar, es decir a
la caracterización las secciones bidimensionales de grano reveladas por el plano de sección.
La determinación del tamaño de grano espacial, es decir de la medición del tamaño de los
granos tridimensionales en el volumen de la muestra está más allá del alcance de esta norma.
Estos métodos de ensayo se ocupan sólo de los métodos de prueba recomendados y nada
en ellos se debe interpretar como definición o establecimiento de límites de aceptabilidad o
adecuación del objetivo de los materiales probados.
Existen 3 procedimientos: el de comparación, el planimétrico y el de intercepción. En
primera instancia, el procedimiento de comparación no requiere del conteo de granos,
intercepciones, o intersecciones pero implica la comparación de la estructura de grano a una
serie de imágenes graduadas.
El método planimétrico consiste en el recuento de un número de granos dentro de una
zona conocida. El número de granos por unidad de área NA, se utiliza para determinar el
número de tamaño de grano ASTM, G. La precisión del método depende del número de
granos contados.
El procedimiento de intercepción consiste en el recuento del número de granos
interceptados por una línea de prueba o número de intersecciones del límite del grano con una
línea de prueba por unidad de longitud de la línea de prueba, que se utiliza para calcular la
media de longitud de intercepción lineal, . se utiliza para determinar el número de
tamaño de grano ASTM, G. La precisión del método es una función del número de
intercepciones o intersecciones contadas.
Para la preparación de las muestras se establecen las siguientes recomendaciones: en
general, si la estructura del grano es equiaxial cualquier orientación de la muestra es
aceptable; la superficie a pulir debe ser lo suficientemente grande en área para permitir la
medición de al menos cinco campos con el aumento de lente deseado; y, la muestra debe ser
seccionada, aumentada (si es necesario), y pulido según los procedimientos recomendados en
práctica E3. La muestra deberá ser grabada usando un reactivo, aparece como práctica E407,
para delimitar la mayoría, o todos, los límites de grano (véase también el anexo A3).
ASTM E 18 Standard test methods for Rockwell Hardness of metallic materials
Estos métodos de ensayo cubren la determinación de la dureza Rockwell y la dureza
superficial Rockwell de materiales metálicos por el principio de dureza de indentación
Rockwell. Esta norma proporciona los requisitos para máquinas de dureza Rockwell y los
procedimientos para realizar las pruebas.
La prueba de dureza Rockwell es una prueba empírica de dureza de indentación que puede
proporcionar información útil sobre materiales metálicos. Esta información se puede
correlacionar con la resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, ductilidad y otras
características físicas de los materiales metálicos y puede ser útil en el control de calidad y
selección de materiales. Además de esto, esta prueba de dureza en una ubicación específica
de la muestra no representa las características del conjunto o producto final.
Para mejores resultados, la superficie de prueba y la superficie inferior de la probeta deben
ser lisas, uniformes y libres de escala de óxido, impurezas y lubricantes. Se hace una
excepción para ciertos materiales como metales reactivos que pueden adherirse al penetrador.
En estos casos, puede usarse un lubricante adecuado tales como keroseno. El uso de un
lubricante se define en el informe de prueba.
Norma Técnica Colombiana NTC 3353 Definiciones y métodos para los ensayos
mecánicos de productos de acero
En esta norma se especifican los procedimientos y definiciones para ensayos mecánicos de
productos de acero forjados y fundidos. Estos se utilizan para determinar las propiedades
requeridas en la especificación de un producto.
El ensayo Rockwell consiste en obtener un valor determinando la profundidad de la
indentación de una punta de diamante o una esfera de acero en la probeta bajo ciertas
condiciones fijadas arbitrariamente. Se aplica primero una carga menor de 10 kgf, la cual
hace penetración inicial, se fija el indentador en el material y se sostiene en su posición.
Luego se aplica una carga mayor que depende de la escala que se use, aumentando la
profundidad de la indentación. La carga mayor se retira y, con la carga menor aún actuando
se determina el número de dureza Rockwell, que es proporcional a la diferencia en la
indentación entre las cargas mayor y menor; esto se hace generalmente con la máquina y se
presenta en un dial, pantalla digital, impresora u otro dispositivo (ICONTEC, 1997, p.14-15).
Para el informe de la dureza una vez efectuado el ensayo al registrar los valores de dureza
el número de dureza siempre precede al símbolo de la escala; por ejemplo: 96 HRB, 40 HRC,
75 HRN ó 77 HR30T. Además de esto, las máquinas se deben revisar para asegurarse de que
estén en buenas condiciones por medio de bloques de ensayo Rockwell normalizados
(ICONTEC, 1997, p.15).
Anexo 8
Fichas técnicas acero K 340.
Figura 11. Ficha técnica acero K 340. Recuperado de:
http://www.acerosbohler.com/spanish/files/downloads/K340FSp(5).pdf
Anexo 9
Resultados obtenidos del experimento realizado
Tabla 5
Valores de microdureza obtenidos por cada tipo de acero correspondientes a Fase Preliminar.
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
1 D6 950
d1 (um) 36,38 34,56 33,91 34,8 33,42 34,614
d2 (um) 32,39 33,84 33,13 33,63 31,45 32,888
Hv 784,2 792,7 825,2 792 881,3 815,08
HRC 63,6 63,9 65,1 63,9 67,1 64,72
2 D6 960
d1 (um) 36,02 35,59 34,52 36,17 34,05 35,27
d2 (um) 36,23 35,59 35,16 35,19 33,64 35,162
Hv 710,5 732 763,9 728,3 809,4 748,82
HRC 60,5 61,5 62,8 61,3 64,5 62,12
3 D6 970
d1 (um) 38,03 38,08 36,64 33,05 36,73 36,506
d2 (um) 36,08 37,5 37,34 34,89 36,08 36,378
Hv 675,3 649,3 677,6 803,5 599,6 681,06
HRC 59 57,7 59,1 64,3 60,1 60,04
4 D6 980
d1 (um) 34,28 37,34 38,42 34,08 34,33 35,69
d2 (um) 34,06 39,02 38,53 34,13 34,09 35,966
Hv 794,1 636,1 626,3 797,1 792,3 729,18
HRC 64 57,1 56,6 64,1 63,9 61,14
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
5 D6 950
d1 (um) 37,39 33,02 33,78 34,5 35,33 34,804
d2 (um) 34,14 33,13 33,2 34,92 34,67 34,012
Hv 686 847,6 826,7 769,6 756,9 777,36
HRC 59,5 65,9 65,2 63 62,5 63,22
6 D6 960
d1 (um) 34,72 32,59 31,05 32,2 31,5 32,412
d2 (um) 32,7 32,48 30,78 32,86 32,39 32,242
Hv 815,9 875,9 970,1 876,2 908,6 889,34
HRC 64,8 66,9 - 66,9 68 66,65
7 D6 970
d1 (um) 31,7 33,22 34,52 33,97 31,84 33,05
d2 (um) 32,52 33,56 35,2 33,94 33,03 33,65
Hv 899,3 831,6 763 804,2 881,3 835,88
HRC 67,7 65,4 62,7 64,3 67,1 65,44
8 D6 980
d1 (um) 32,19 31,42 32,86 30,95 31,7 31,824
d2 (um) 32,42 31,66 31,39 30,95 32,22 31,728
Hv 888,5 932,1 898,4 967,9 907,7 918,92
HRC 67,3 - 67,6 - 68 67,63
9 A2 930
d1 (um) 37,81 37,31 37,53 41,05 37,81 38,302
d2 (um) 40,89 37,42 37,89 39,97 38 38,834
Hv 598,8 664,1 652 565 645,3 625,04
HRC 55,2 58,4 57,9 53,3 57,5 56,46
10 A2 940
d1 (um) 40,39 35,98 36,08 35,42 35,97 36,768
d2 (um) 40,27 36,34 36,22 35,5 35,38 36,742
Hv 570,1 709,1 709,5 737,4 728,5 690,92
HRC 53,6 60,5 60,5 61,7 61,3 59,52
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
11 A2 950
d1 (um) 31,91 33,05 34,13 33,02 33,48 33,118
d2 (um) 32,91 33,05 33,16 32,52 32,7 32,868
Hv 882,7 848,8 819,1 863,4 846,8 852,16
HRC 67,1 66 64,9 66,4 65,9 66,06
12 A2 960
d1 (um) 34,27 33,67 32,81 33,22 32,63 33,32
d2 (um) 33,2 33,16 32,09 33,34 32,78 32,914
Hv 814,7 830,4 880,5 837,2 866,9 845,94
HRC 64,7 65,3 67,1 65,5 66,6 65,84
13 A2 970
d1 (um) 32,86 31,52 32,53 32,67 33,8 32,676
d2 (um) 32,52 31,78 32,84 33,47 33,31 32,784
Hv 867,6 925,6 867,9 847,8 823,5 866,48
HRC 66,6 - 66,6 65,9 65,1 66,05
14 A2 930
d1 (um) 38,94 37,44 36,58 36,84 38,17 37,594
d2 (um) 38,38 37,44 37,59 37,55 38 37,792
Hv 620,4 661,5 674,2 670,2 639,2 653,1
HRC 56,3 58,3 58,9 58,7 57,2 57,88
15 A2 940
d1 (um) 37,34 38,34 37,59 38,22 36,88 37,674
d2 (um) 37,23 38,67 36,67 38,22 37,61 37,68
Hv 667 625,4 672,5 634,7 668,4 653,6
HRC 58,6 56,5 58,9 57 58,6 57,92
16 A2 950
d1 (um) 38,72 37,34 37,03 37,64 37,5 37,646
d2 (um) 38,83 37,64 36,91 38,67 37,63 37,936
Hv 616,7 659,7 678,4 636,9 657,1 649,76
HRC 56,1 58,2 59,1 57,1 58,1 57,72
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
17 A2 960
d1 (um) 37,41 37,73 36,83 38,55 34,75 37,054
d2 (um) 37,73 37,73 36,83 38,55 34,8 37,128
Hv 656,9 651,3 683,5 623,9 766,7 676,46
HRC 58,1 57,8 59,4 56,9 62,9 59,02
18 A2 970
d1 (um) 38,55 38,39 38,22 37,33 37,36 37,97
d2 (um) 36,94 37,83 36,98 37,58 37,08 37,282
Hv 650,8 638,4 655,8 660,9 669,3 655,04
HRC 57,8 57,2 58 58,3 58,7 58
Tabla 6
Valores de microdureza obtenidos de las piezas recalcador y probeta de referencia correspondientes a Fase 2.
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
1 K 340 N/A
d1 (um) 42,2 39,17 38,95 36,39 38,53 39,048
d2 (um) 35,94 36,63 36,83 37,33 38,53 37,052
Hv 607,4 645,5 613,1 682,4 624,6 634,6
HRC 55,6 57,6 55,9 59,3 56,5 56,98
2 K 340 N/A
d1 (um) 39,38 38,31 37,59 33,61 38,28 37,434
d2 (um) 34,02 38,95 34,73 37,05 39,3 36,81
Hv 688,4 621,3 709,1 742,8 616,2 675,56
HRC 59,5 56,3 56,3 61,9 56,1 58,02
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
3 K 340 N/A
d1 (um) 33,98 38,69 37,69 37,86 36,47 36,938
d2 (um) 39,3 36,73 39,03 37,88 37,47 38,082
Hv 690,7 652 630,1 646,5 678,4 659,54
HRC 59,7 57,9 56,8 57,6 59,1 58,22
4 K 340 N/A
d1 (um) 36,73 34,94 29,88 35,16 28,73 33,088
d2 (um) 34,08 35,72 32 36,95 35,39 34,828
Hv 739,7 742,8 968,6 713,3 902,1 813,3
HRC 61,8 61,9 60,6 67,8 63,025
5 K 340 N/A
d1 (um) 35,91 37,36 37,34 39,56 38,48 37,73
d2 (um) 36,19 34,55 37,69 38,63 39,36 37,284
Hv 713,4 717,2 658,8 606,6 612,1 661,62
HRC 60,6 60,8 58,2 55,6 55,8 58,2
6 K 340 N/A
d1 (um) 35,45 36,06 35,81 33,95 36,59 35,572
d2 (um) 32,14 36,06 35,81 39,48 36,44 35,986
Hv 811,8 713,1 723 687,8 695,4 726,22
HRC 64,6 60,6 61,1 59,5 59,9 61,14
7 K 340 N/A
d1 (um) 38,98 37,33 38,27 38,41 40,56 38,71
d2 (um) 39,13 37,2 37,58 39,58 38,2 38,338
Hv 607,9 667,7 644,6 609,8 597,9 625,58
HRC 55,6 58,6 57,5 55,7 55,1 56,5
8 K 340 N/A
d1 (um) 41,39 37,39 38,59 39,47 35,36 38,44
d2 (um) 43,03 38,45 38,44 36,77 33,95 38,128
Hv 520,4 644,8 625 638,1 772 640,06
HRC 50,5 57,5 56,5 57,2 63,01 56,942
Ensayo
# Probeta Tipo de acero Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
9 K 340 N/A
d1 (um) 39,45 37,19 38,97 36,91 39,56 38,416
d2 (um) 38,25 38,27 38,44 38,98 40,14 38,816
Hv 614,3 651,3 618,9 644 583,9 622,48
HRC 55,9 57,8 56,2 57,5 54,3 56,34
10 K 340 (Probeta de
referencia) N/A
d1 (um) 34,34 34,53 33,08 34,41 32,66 33,804
d2 (um) 35,61 34,53 33,78 34,47 32,91 34,26
Hv 758 777,6 829,7 781,7 862,6 801,92
HRC 62,5 63,3 65,3 63,5 66,4 64,2
Tabla 7
Valores de microdureza obtenidos de los punzones correspondientes a Fase 3.
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
1 K 340 1040
d1 (um) 34,92 35,02 34,08 36,16 36,91 35,418
d2 (um) 34,31 33,42 34,53 34,67 36,7 34,726
Hv 773,8 791,8 787,9 739,3 684,5 755,46
HRC 63,2 63,9 63,7 61,8 59,4 62,4
2 K 340 1050
d1 (um) 33,34 31,84 35 35,38 34,59 34,03
d2 (um) 33,88 32,45 36,28 32,7 33,72 33,806
Hv 820,8 897,3 730 800,2 794,8 808,62
HRC 65 67,6 61,4 64,2 64 64,44
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
3 K 340 1060
d1 (um) 40,95 38,94 39,84 40,64 38,03 39,68
d2 (um) 39,98 42 37,63 41,14 36,59 39,468
Hv 580,5 566,1 618 554,5 661,1 596,04
HRC 54,2 53,3 56,2 52,7 58,5 54,98
4 K 340 1070
d1 (um) 37,13 33,13 37,09 35,67 36,7 35,944
d2 (um) 36,2 35,3 33,16 35,91 36,81 35,476
Hv 689,7 792 751,5 723,9 686,3 728,68
HRC 59,6 63,9 62,3 61,1 59,5 61,28
5 K 340 1080
d1 (um) 35,7 34,58 38,03 33,2 34,03 35,108
d2 (um) 35,98 34,95 35,19 34,36 33,64 34,824
Hv 721,8 767,2 691,8 812,6 809,9 760,66
HRC 61 62,9 59,7 64,6 64,5 62,54
6 K 340 1050
d1 (um) 37,94 39,97 45,05 44,59 46,95 42,9
d2 (um) 42,02 36,95 43,08 44,13 45,02 42,24
Hv 580,1 626,8 477,5 471,2 438,5 518,82
HRC 54,1 56,6 47,7 47,2 44,8 50,08
7 K 340 1050
d1 (um) 35,41 38,72 36,03 37,88 38,72 37,352
d2 (um) 34,92 38,36 37,14 38,33 37 37,15
Hv 749,8 624,2 687,1 638,6 646,9 669,32
HRC 62,2 56,5 59,5 57,2 57,6 58,6
8 K 340 1050
d1 (um) 37,3 39,78 35,2 34,39 34,31 36,196
d2 (um) 35,97 34,64 32,59 35,41 33,72 34,466
Hv 690,8 669,7 807,1 761,2 801,4 746,04
HRC 59,7 58,7 64,4 62,6 64,2 61,92
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
9 K 340 1050
d1 (um) 39 48,7 41,77 42,98 47,03 43,896
d2 (um) 40,59 49,41 44,81 45,58 49,06 45,89
Hv 585,5 385,3 494,8 472,9 401,7 468,04
HRC 54,4 40,3 48,9 47,4 41,8 46,56
10 K 340 1050
d1 (um) 41,05 34,31 33,73 32,8 39,72 36,322
d2 (um) 38,09 33,86 32,45 36,19 36,48 35,414
Hv 592,2 798,1 846,8 779,2 638,7 731
HRC 54,8 64,1 65,9 63,4 57,2 61,08
Tabla 8
Valores de microdureza obtenidos de las piezas recalcador correspondientes a Fase 4.
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
1 D6
Grafito 950
d1 (um) 33,08 34,34 32,97 32,34 32,92 33,13
d2 (um) 32,28 32,58 33,41 31,86 31,19 32,264
Hv 868,2 828,2 841,7 899,8 902,4 868,06
HRC 66,6 65,2 65,7 - 67,8 66,325
2 D6
Grafito 950
d1 (um) 34,7 34,83 38,45 34,91 32,84 35,146
d2 (um) 33,75 34,97 35,97 35,58 32,03 34,46
Hv 791,6 761,2 669,7 746,4 881,3 770,04
HRC 63,9 62,6 58,7 62 67,1 62,86
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
3 D6
Grafito 950
d1 (um) 33,56 33,31 33 33,39 35,8 33,812
d2 (um) 33,56 32,13 31,03 32,11 33,34 32,434
Hv 823,2 866,1 904,6 864,5 775,8 846,84
HRC 65 66,5 67,9 66,5 63,3 65,84
4 D6
Grafito 950
d1 (um) 32,34 31,28 30,05 31,09 30,58 31,068
d2 (um) 30,5 28,44 28,97 31,09 30,58 29,916
Hv 939,2 1039,9 1064,7 959,3 991,5 998,92
HRC - - - - - -
5 D6
Grafito 950
d1 (um) 30,44 33,38 33,75 33,44 33,25 32,852
d2 (um) 30,14 31,52 31,11 33,11 33,25 31,826
Hv 1010,6 880,5 881,6 837,4 838,7 889,76
HRC - 67,1 67,1 65,5 65,6 66,325
6 K 340
Grafito 1050
d1 (um) 33,19 33,75 32,44 34,11 34,94 33,686
d2 (um) 31,64 32 31,27 33,25 33,17 32,266
Hv 877 857,9 913,7 817,4 799,5 853,1
HRC 66,9 66,3 - 64,8 64,2 65,55
7 K 340
Grafito 1050
d1 (um) 34,11 34,7 35,77 29,52 32,47 33,314
d2 (um) 30,92 34,05 33,13 33,13 31,44 32,534
Hv 877 784,7 781,3 944,9 908 859,18
HRC 66,9 63,9 63,5 - 68 65,575
8 K 340
Grafito 1050
d1 (um) 33,72 35,61 34,88 38,27 34,78 35,452
d2 (um) 34,34 33,88 33,92 32,72 35,66 34,104
Hv 800,7 768 783,5 735,9 747,5 767,12
HRC 64,2 62,9 63,6 61,6 62,1 62,88
Ensayo
#
Probeta Tipo de acero
Temperatura de
Temple (°C) Datos 1 2 3 4 5 Promedio
9 K 340
Grafito 1050
d1 (um) 35,41 32,41 35,94 32,86 37,61 34,846
d2 (um) 32,67 32,41 33,33 30,45 32,72 32,316
Hv 800,2 882,7 772,9 925,3 749,8 826,18
HRC 64,2 67,1 63,1 - 62,2 64,15
10 K 340
Grafito 1050
d1 (um) 33,08 35,81 33,66 34,94 37,16 34,93
d2 (um) 32,94 35,25 32,86 33,92 32,23 33,44
Hv 850,9 734,5 838,2 782,2 770,3 795,22
HRC 66 61,6 65,6 63,5 63 63,94
Tabla 9
Valores promedio microdureza por cada tipo de acero.
PROMEDIOS
# de
Probeta
Tipo de
Acero
Temperatura de
Temple d1 (um) d2 (um) Hv HRC
1 D6 950 34,614 32,888 815,080 64,720
2 D6 960 35,270 35,162 748,820 62,120
3 D6 970 36,506 36,378 681,060 60,040
4 D6 980 35,690 35,966 729,180 61,140
5 D6 950 34,804 34,012 777,360 63,220
6 D6 960 32,412 32,242 889,340 66,650
7 D6 970 33,050 33,650 835,880 65,440
8 D6 980 31,824 31,728 918,920 67,633
9 A2 930 38,302 38,834 625,040 56,460
10 A2 940 36,768 36,742 690,920 59,520
11 A2 950 33,118 32,868 852,160 66,060
PROMEDIOS
# de
Probeta Tipo de
Acero Temperatura de
Temple d1 (um) d2 (um) Hv HRC
12 A2 960 33,320 32,914 845,940 65,840
13 A2 970 32,676 32,784 866,480 66,050
14 A2 930 37,594 37,792 653,100 57,880
15 A2 940 37,674 37,680 653,600 57,920
16 A2 950 37,646 37,936 649,760 57,720
17 A2 960 37,054 37,128 676,460 59,020
18 A2 970 37,970 37,282 655,040 58,000
19 K 340 N/A 37,97 37,052 634,6 56,98
20 K 340 N/A 39,048 36,81 675,56 58,02
21 K 340 N/A 36,938 38,082 659,54 58,22
22 K 340 N/A 33,088 34,828 813,3 63,025
23 K 340 N/A 37,73 37,284 661,62 58,2
24 K 340 N/A 35,572 35,986 726,22 61,14
25 K 340 N/A 38,71 38,338 625,58 56,5
26 K 340 N/A 38,44 38,128 640,06 56,942
27 K 340 N/A 38,416 38,816 622,48 56,34
28
K 340
(Probeta de
referencia)
N/A 33,804 34,26 801,92 64,2
29 K 340 1040 35,418 34,726 755,46 62,4
30 K 340 1050 34,03 33,806 808,62 64,44
31 K 340 1060 39,68 39,468 596,04 54,98
32 K 340 1070 35,944 35,476 728,68 61,28
33 K 340 1080 35,108 34,824 760,66 62,54
34 K 340 1050 42,9 42,24 518,82 50,08
35 K 340 1050 37,352 37,15 669,32 58,6
36 K 340 1050 36,196 34,466 746,04 61,92
PROMEDIOS
# de
Probeta Tipo de
Acero Temperatura de
Temple d1 (um) d2 (um) Hv HRC
37 K 340 1050 43,896 45,89 468,04 46,56
38 K 340 1050 36,322 35,414 731 61,08
39 K 340 1050 33,378 33,006 843,18 65,72
40 D6 950 33,13 32,264 868,06 66,325
41 D6 950 35,146 34,46 770,04 62,86
42 D6 950 33,812 32,434 846,84 65,84
43 D6 950 31,068 29,916 998,92 -
44 D6 950 32,852 31,826 889,76 66,325
45 K 340 1050 33,686 32,266 853,1 65,55
46 K 340 1050 33,314 32,534 859,18 65,575
47 K 340 1050 35,452 34,104 767,12 62,88
48 K 340 1050 34,846 32,316 826,18 64,15
49 K 340 1050 34,93 33,44 795,22 63,94
Tabla 10
Valores de tamaño de grano obtenidos por cada tipo de acero.
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
1 D6 950
0,04 0,11 0,22 0,00000022 0,54
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,4
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,27
0,04 0,11 0,22 0,00000022 0,41
0,03 0,11 0,22 0,00000022 0,37
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
2 D6 960
0,08 0,16 0,32 0,00000032 0,19
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,24
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,34
0,03 0,11 0,22 0,00000022 0,55
0,06 0,13 0,26 0,00000026 0,57
3 D6 970
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,3
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,77
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,26
0,08 0,16 0,32 0,00000032 0,44
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,49
4 D6 980
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,48
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,53
0,05 0,13 0,26 0,00000026 0,44
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,55
0,1 0,18 0,36 0,00000036 0,82
5 D6 950
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,34
0,03 0,11 0,22 0,00000022 0,37
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,66
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,58
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,64
6 D6 960
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,36
0,04 0,12 0,24 0,00000024 0,47
0,07 0,15 0,3 0,0000003 0,63
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,55
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,57
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
7 D6 970
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,64
0,04 0,12 0,24 0,00000024 0,38
0,09 0,17 0,34 0,00000034 0,55
0,06 0,13 0,26 0,00000026 0,33
0,06 0,13 0,26 0,00000026 0,52
8 D6 980
0,03 0,11 0,22 0,00000022 0,82
0,03 0,09 0,18 0,00000018 0,49
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,43
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,45
0,03 0,11 0,22 0,00000022 1,05
9 A2 930
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,21
0,01 0,07 0,14 0,00000014 0,23
0,06 0,14 0,28 0,00000028 0,24
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,16
0,01 0,07 0,14 0,00000014 0,24
10 A2 940
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,17
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,23
0,04 0,11 0,22 0,00000022 0,4
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,22
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,3
11 A2 950
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,27
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,29
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,13
0,01 0,07 0,14 0,00000014 0,24
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,3
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
12 A2 960
0,03 0,11 0,22 0,00000022 0,23
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,26
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,3
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,27
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,31
13 A2 970
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,19
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,22
0,04 0,12 0,24 0,00000024 0,2
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,19
0,02 0,07 0,14 0,00000014 0,42
14 A2 930
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,22
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,27
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,23
0,19 0,24 0,48 0,00000048 0,17
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,16
15 A2 940
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,31
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,44
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,24
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,3
0,06 0,14 0,28 0,00000028 0,2
16 A2 950
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,62
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,9
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,41
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,4
0,04 0,12 0,24 0,00000024 0,46
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
17 A2 960
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,16
0,04 0,11 0,22 0,00000022 0,24
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,15
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,15
0,02 0,07 0,14 0,00000014 0,21
18 A2 970
0,01 0,07 0,14 0,00000014 0,3
0,02 0,08 0,16 0,00000016 0,28
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,18
0,03 0,1 0,2 0,0000002 0,27
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,24
Probeta de
referencia K 340 N/A
0,01 0,05 0,1 0,0000001 0,62
0,02 0,09 0,18 0,00000018 0,9
0,01 0,06 0,12 0,00000012 0,41
0,05 0,12 0,24 0,00000024 0,4
0,04 0,12 0,24 0,00000024 0,46
Tabla 11
Valores promedio tamaño de grano obtenidos por cada tipo de acero.
Número de
Probeta
Tipo de
acero
Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm)
Longitud
(nm)
1 D6 950 0,038 0,110 0,220 0,00000022 0,398
2 D6 960 0,044 0,116 0,232 0,000000232 0,378
3 D6 970 0,046 0,114 0,228 0,000000228 0,452
4 D6 980 0,030 0,094 0,188 1,8775E-07 0,377
Número de
Probeta Tipo de
acero Temperatura
(°C) Área )( 2nm Radio (nm) Diámetro (nm)
Diámetro
(mm) Longitud
(nm)
5 D6 950 0,034 0,106 0,212 0,000000212 0,518
6 D6 960 0,040 0,110 0,220 0,00000022 0,516
7 D6 970 0,056 0,128 0,256 0,000000256 0,484
8 D6 980 0,028 0,100 0,200 0,0000002 0,648
9 A2 930 0,020 0,080 0,160 0,00000016 0,216
10 A2 940 0,028 0,092 0,184 0,000000184 0,264
11 A2 950 0,016 0,076 0,152 0,000000152 0,246
12 A2 960 0,018 0,080 0,160 0,00000016 0,274
13 A2 970 0,022 0,082 0,164 0,000000164 0,244
14 A2 930 0,052 0,108 0,216 0,000000216 0,210
15 A2 940 0,024 0,084 0,168 0,000000168 0,298
16 A2 950 0,026 0,088 0,176 0,000000176 0,558
17 A2 960 0,028 0,088 0,176 0,000000176 0,182
18 A2 970 0,016 0,072 0,144 0,000000144 0,254
Empresa K 340 - 0,026 0,088 0,176 0,000000176 0,558
