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Las investigaciones y estudios adelantados sobre la capa descarburada han tenido un enfoque comercial que resulta provechoso para las empresas, empero para la actividad académica es aún una zona poco explorada; de dichas investigaciones se encuentran patentes que proporcionan métodos, fórmulas estimativas, dispositivos y procesos para aplicaciones en concreto que pretenden controlar, minimizar o bien recuperar los efectos de la capa descarburada en ciertas aleaciones específicas de acero. Este trabajo de grado se dedica a analizar la capa descarburada en un ámbito más cercano a la realidad del país y del sector metalmecánico, por lo que se escogió el acero grado herramienta; de manera que se proporciona un enfoque más útil y provechoso tanto para la academia como para el sector industrial. Los materiales escogidos para el estudio fueron los aceros AISI D2, D3 y H13, que tienen gran uso en la industria nacional. De dichos materiales se tomaron probetas de forma aleatoria, las cuales unas fueron llevadas a tratamiento térmico de templado y revenido según se hace de forma convencional en la industria metalmecánica para luego hacer el respectivo proceso preparación metalográfica, la toma de microdureza Vickers, el análisis metalográfico en SEM y la espectrometría con sonda EDS. Habiendo realizado la fase experimental se efectuó el análisis de resultados en el que se estudió la composición química de cada uno de los aceros se les comparó con la norma ASTM A-681, luego se compara la dureza del tratamiento térmico con la de suministro para finalmente correlacionar la dureza con la profundidad de la capa descarburada en la que se hallaron resultados muy interesantes. En las observaciones con el SEM y EDS se proporciona la presencia y/o distribución de los principales elementos químicos que influyen en la descarburación para finalmente dar las respectivas medidas recomendadas de rectificado que debe tener en cuenta tanto el fabricante de acero, como el cliente; junto con las recomendaciones que están al final de este documento. RESUMEN INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS ANTECEDENTES 1. GENERALIDADES DEL ACERO 1.1 ESTRUCTURA CRISTALINA DE LOS METALES 1.1.1 Diagramas de estado Fe C. Diagrama meta-estable 1.1.2 Caracterización de la cementita (Fe3C) 1.1.3 Diagramas de estado Fe–C. Diagrama meta-estable. 1.1.3.1 Líquido 1.1.3.2 Cementita 1.1.3.3 Ferrita 1.1.3.4 Austenita 1.1.3.5 Hipoeutectoides 1.1.3.6 Eutectoides 1.1.3.7 Hipereutectoides 1.2 ACEROS ALEADOS 1.2.1 Elementos de aleación. 1.2 LA FASE CARBURO EN LOS ACEROS ALEADOS 1.3 ACEROS GRADO HERRAMIENTA 1.2.1 Aceros de alta templabilidad (de baja aleación) 1.2.2 Aceros rápidos 1.2.3 Aceros para matrices 1.3.3.1 Aceros para matrices de conformación en frío. 1.3.3.2 Aceros para matrices de conformación en caliente. 2. TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS 2.1 TRANSFORMACIONES DURANTE EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS 2.2.1 Transformaciones durante el calentamiento del acero 2.2.2 Transformaciones durante el enfriamiento del acero (Diagrama T.T.T.) 2.1.2.1 Transformación martensítica. 2.2.3 Transformaciones durante el revenido. 2.2 CONCEPTOS PRÁCTICOS RELACIONADOS CON EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE LOS ACEROS 2.2.1 Tratamiento Térmico de Temple. 2.2.1.1 Templabilidad 2.2.1 Tratamiento Térmico de Revenido. 2.2.2 Recocido 2.3 DESCARBURACIÓN 3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 MATERIALES 3.1.1 Dimensiones de las probetas 3.1.2 Acero AISI D2. 3.1.2.1 Generalidades 3.1.2.2 Propiedades 3.1.2.3 Aplicaciones 3.1.3 Acero AISI D3. 3.1.3.1 Generalidades 3.1.3.2 Propiedades 3.1.3.3 Aplicaciones 3.1.4 Acero AISI H13 3.1.4.1 Generalidades 3.1.4.2 Propiedades 3.1.4.3 Aplicaciones 3.3 PREPARACIÓN METALOGRÁFICA 3.3.1 Corte. 3.3.2 Pulimento. 3.3.3 Ataque químico. 3.4 ESPECTROMETRÍA 3.5 DUREZA 3.5.1 Dureza Rockwell (HRC) 3.5.2 Dureza Brinell (HBW) 3.5.3 Dureza Vickers (HV). 3.6 OBSERVACION EN S.E.M 3.6.1 Principio de funcionamiento del SEM 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 ANÁLISIS DE COMPOSICIÓN QUÍMICA 4.1.1 Comparación de resultados 4.2 DUREZAS 4.2.1 Durezas de suministro. 4.2.2 Durezas de temple. 4.2.3 Micro dureza. 4.3 ANÁLISIS METALOGRÁFICO 4.3.1 Análisis metalográfico acero D2. 4.3.2 Análisis metalográfico acero D3. 4.3.3 Análisis metalográfico acero H13 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS Pregrado Ingeniero en Mecánica Ingeniería Mecánica |
