Forja de Carbono y Aceros de Aleación

7/23/2019 Forja de Carbono y Aceros de Aleación

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Forja de carbono y aceros de aleación

Introducción

Carbono y aceros aleados son, con mucho, los materiales forjados máscomunes, y se forjan fácilmente en una amplia variedad de formas utilizando

caliente, calentamiento, o en frío forjar procesos y equipos estándar (ver lassecciones "Forjando Procesos "y" Equipamiento de forja y muere "en estevolumen) ! pesar del ran n#mero de composiciones disponi$les, todos losmateriales de esta cateoría presentan características forja esencialmentesimilar E%cepciones a esto son aceros que contienen aditivos de maquinadoli$re tales como sulfuros& estos materiales son más difíciles de falsi'car queson los rados de mecanizado no li$res

En eneral, la forja$ilidad caliente de aceros al car$ono y aleada mejora amedida que aumenta la tasa de deformacin a mejora en la tra$aja$ilidad seha atri$uido principalmente a la aumento de calor de la deformacin eneradaa altas velocidades de deformacin

*eleccin de forjar temperaturas para aceros al car$ono y de aleacin se $asaen el contenido de car$ono, composicin de la aleacin, el rano detemperatura ptima para la plasticidad, y la cantidad de reduccin requeridapara forjar la pieza de tra$ajo +e estos factores, el contenido de car$ono tienela mayor inuencia so$re las temperaturas de forja-límite superior .a$la /enumera las temperaturas de forjado en caliente típicos para una variedad deaceros al car$ono y de aleacin& se puede o$servar que, en eneral, forjatemperaturas disminuyen con el aumento de contenido de car$ono y aleacin

Tabla 1 temperaturas de forja típicos para diversos aceros al car$ono yaleados



!ceros se han forjado en cantidad ya que cerca del comienzo de la 0evolucin1ndustrial ! pesar de (o quizás de$ido a) de esta lara historia, la forja de

aceros es un intuitivo, proceso empírico, y la literatura so$re el tema esrelativamente escasa

Este artículo tratará de presentar los datos de forja$ilidad de car$ono y acerosaleados siempre que sea posi$le, y proporcionar alunas pautas enerales parala forja de estos materiales El procesamiento termomecánico de altaresistencia y $aja aleacin (microaleado) aceros de forja tam$i2n serádiscutido

Forja de carbono y aceros de aleación

Comportamiento de forja en caliente

a forja en caliente de aceros al car$ono y de aleacin en formas intrincadasrara vez limitada por aspectos de forja$ilidad con la e%cepcin de los rados demaquinado li$re mencionados anteriormente Espesor de la seccin, la formade la complejidad, y el tama3o de forja están limitadas principalmente por elenfriamiento que se produce cuando la pieza de tra$ajo calentada entra encontacto con los troqueles fríos Por esta razn el equipo que tiene tiempos decontacto de matriz relativamente cortos, tales como martillos, se pre'ere amenudo para forjar formas intrincadas en acero



Forjabilidad

Caliente y giro Prueba 4n medio com#n de medir la forja$ilidad de losaceros es la prue$a de iro en caliente 5omo su nom$re indica, esta prue$a

implica la torsin de especímenes $arra calentada a la fractura en un n#merode diferentes temperaturas seleccionadas para cu$rir el posi$le rano detemperatura de tra$ajo en caliente del material de ensayo El n#mero de irosa la fractura, así como el par de torsin necesario para mantener a unavelocidad constante, se reportan a temperatura a la cual el n#mero detorsiones es la más rande, si e%iste un má%imo tal, se supone que es latemperatura ptima de tra$ajo en caliente del material de ensayo a 'ura /muestra forea$ilities de varios aceros al car$ono se#n las prue$as realizadasen caliente iro 6ás informacin so$re la prue$a en caliente iro en 0ef 7, 8, y9

Fig 1 Forea$ilities de diversos aceros al car$ono, determinada medianteprue$as en caliente-t:ist Fuente; 0ef 7

Otras pruebas forjabilidad. <umerosas otras prue$as se utilizan para

evaluar la forja$ilidad de aceros, incluyendo;

= a prue$a de cu3a forja, en el que se forja un esp2cimen en forma de cu3aentre matrices planas y la vertical que causa la deformacin de craqueo esesta$lecido

= a prue$a de presin de lado, que consiste en la compresin de una muestrade cilíndricas $ar entre troqueles, planas y paralelas con el eje del cilindroparalelo a los troqueles os e%tremos del cilindro son sin restricciones, y



forja$ilidad se mide por la cantidad de deformacin o$tenida antes dearietarse

= a prue$a molesto, en el que un cilindro se comprime entre matrices planas ylas cepas de la super'cie de rotura en el ecuador del cilindro se miden

= a $arra con muescas prue$a de malestar, que es similar a la prue$a molestola e%cepcin de que las muescas a%iales se mecanizan en la muestra deensayo para introducir altos niveles de esfuerzos locales Estas tensiones másaltas pueden ser más indicativa de las tensiones e%perimentadas durante lasoperaciones de forja reales que los producidos en la prue$a estándar demalestar

= a prue$a de traccin en caliente, que a menudo se utiliza un aparato deprue$a especial para variar am$as velocidades de deformacin y temperaturasen una amplia ama materiales, disponi$le en los artículos de la *eccin de"Evaluacin de tra$aja$ilidad" en este volumen y en 0ef > y ?

Efecto de la velocidad de deformación en forjabilidad. 5omo se haindicado anteriormente, la forja$ilidad de los aceros eneralmente aumentacon el aumento de la velocidad de deformacin Este efecto ha sidodemostrado para el acero $ajo en car$ono en las prue$as en caliente iro (Fi7), donde el n#mero de vueltas aumenta a aumentar la tasa de fracaso contorsin *e cree que esta mejora en la forja$ilidad a altas velocidades dedeformacin se de$e al aumento de calor de la deformacin producida en altasvelocidades de deformacin !umentos e%cesivos de temperatura de calor dela deformacin, sin em$aro, puede dar luar a la fusin incipiente, lo quepuede reducir forja$ilidad y propiedades mecánicas

a !gura " 1nuencia de la velocidad de deformacin en las características detorsin en caliente de aceros $ajos en car$ono en /@A> B 5 (7@@@ B F)

El estr#s y la presión de $ujo de forja

.ensiones de ujo y presiones de forja se pueden o$tener a partir de curvas depar eneradas en caliente - prue$as de torsin o de compresin en caliente ola prue$a de tensin a Fiura 8 muestra las curvas de par motor frente atemperatura para varios aceros al car$ono y de aleacin o$tenidos a partir de



ensayos en caliente torsin Estos datos muestran que los requisitos de presinde forja relativas para este rupo de aleaciones no varían ampliamente atemperaturas de forja en caliente normales 4na curva de !1*1 tipo 8@9 deacero ino%ida$le se incluye para ilustrar el efecto del contenido de mayoraleacin en la fuerza de ujo

Fi 8 resistencia deformacin frente a la temperatura para diferentes aceros alcar$ono y aleados Fuente; 0ef C

a 'ura 9 muestra las mediciones de presin de forja reales para /@7@ y 989@y aceros !1*1 !? acero para herramientas para reducciones del /@ y >@DPresiones de forja para /@7@ y 989@ varían slo lieramente a temperaturasid2nticas y velocidades de deformacin

*e requieren considera$lemente mayores presiones para el material !? másaleado altamente, y esta aleacin tam$i2n e%hi$e un aumento más

sini'cativo en la creacin de la presin con el aumento de la reduccin



a !gura %. a forja de presin frente a la temperatura para tres aceros osdatos se muestran para las reducciones de /@ y >@D

elocidad de deformacin se mantuvo constante a @,C s-/ Fuente; 0ef A

Efecto de la velocidad de deformacin en la forja de presin Forja presiones

requeridas para un aumento dado de acero con el aumento de la velocidad dedeformacin Estudios de acero de $ajo car$ono (0ef ) indican que lainuencia de la velocidad de deformacin es más pronunciado a temperaturasmás altas de forja Este efecto se ilustra en la ' >, lo que da curvas tensin-deformacin para un acero de $ajo car$ono forjado a diversas temperaturas yvelocidades de deformacin

Fig& presin de forja para el acero de $ajo car$ono alterar a diversastemperaturas y dos velocidades de deformacin Fuente; 0ef

Efectos similares se han o$servado en los aceros de aleacin a Fiura ?muestra las presiones requeridas de forja de acero molesto 989@ a variastemperaturas y velocidades de deformacin



Fig.' presin de forja para acero !1*1 989@ malestar a diversas temperaturas ydos velocidades de deformacin Fuente; 0ef A

Efectos de la forja en Propiedades

a conformacin de una con'uracin compleja a partir de una $arra de aceroal car$ono o aleado o tocho requiere primero que el acero este "dispuesto" enuna forma de partida adecuado (preformado) y lueo que se la hace uirdentro de la con'uracin de la pieza 'nal Este reordenamiento del metaltiene poco efecto so$re la dureza y la resistencia del acero, pero ciertaspropiedades mecánicas, tales como la ductilidad, la resistencia al impacto yresistencia a la fatia, se han mejorado Esta mejora en las propiedades se creeque tener luar porque la forja;

= 0ompe la sereacin, sana porosidad y ayudas homoeneizacin

= Produce una estructura de rano '$roso (Fi C) que mejora las propiedadesmecánicas paralelas al ujo de rano

= 0educe como fundido a tama3o de rano



Fig( 9/9@ acero forjado ancho que muestra la estructura '$rosa (líneas deujo) como resultado de la forja en caliente 4sin>@ ra$adoD G5l acuosocaliente @,> H

6ejoras típicas en la ductilidad y la resistencia al impacto de los acerostratados t2rmicamente como una funcin de reduccin de la forja se muestranen la 'ura y A Estos datos ilustran que una mejora má%ima en cada caso seproduce en la direccin de má%ima elonacin +ureza y ductilidad alcancemá%imos despu2s de una cierta cantidad de reduccin, despu2s de lo cual unamayor reduccin es de poco valor

!g. ) Efecto de la relacin de forja en la reduccin de la super'cie de los

aceros tratados t2rmicamente (a) 9,89@ de acero en dos niveles de azufre ($)de acero de mananeso (c) acío derriti 989@ con rotura por traccin de 7@@@6Pa (7A@ Isi) Forja relacin es la relacin de área de seccin transversal 'nal aárea de seccin transversal inicial Fuente; 0ef , /@, y //



Figura * Efecto de la reduccin en caliente de tra$ajo so$re la resistencia al

impacto del acero de níquel-cromo tratado con calor Forja relacin es larelacin del área de seccin transversal inicial al área de seccin transversal'nal Fuente; 0ef /7

as propiedades mecánicas lonitudinales típicos de piezas forjadas de acerode $ajo y medio car$ono en las condiciones, y templados y revenidosnormalizados recocidos se enumeran en la Tabla " 5omo era de esperar, lafuerza aumenta con el aumento contenido de car$ono, mientras que disminuyela ductilidad

Tabla " propiedades lonitudinales de piezas forjadas de acero al car$ono encuatro contenidos de car$ono



(a) 0otacin de ensayo de la via en /@C el límite de resistencia



*e de$e reconocer que las piezas de forja cerrada-die en su mayoría se hacena partir de palanquillas forjado que han reci$ido considera$le tra$ajo previoForjas Jpen-die, sin em$aro, se pueden hacer ya sea de palanquillas forjado ocomo a cielo linotes

6etal uye en varias direcciones durante la forja cerrada-die Por ejemplo, en

la forja de una forma de costilla y :e$, como un componente del fuselaje, casitodo el ujo de metal es en la direccin transversal +icho ujo transversalmejora la ductilidad en esa direccin con poca o ninuna reduccin en laductilidad lonitudinal +uctilidad transversal podría conce$i$lemente iualar osuperar la ductilidad lonitudinal si las reducciones de forja eran losu'cientemente rande y si el ujo de metal fueron principalmente en ladireccin transversal

Efectos similares se o$servan en el atropello de palanquillas forjado En estecaso, sin em$aro, el eje lonitudinal oriinal del material se acorta porrecalcado, y el desplazamiento lateral del metal es en la direccin radial5uando reducciones trastorno superan apro%imadamente el >@D, la ductilidaden la direccin radial e%cede eneralmente que en la direccin a%ial (Fi/@)

Fig+ 1, inuencia típica de la reduccin de malestar en la ductilidad a%ial yradial de aceros forjados

ubricantes de forja -ef 1%/

+urante muchos a3os, las mezclas de aceite de ra'to eran los lu$ricantesmás utilizados para la forja de aceros al car$ono y aleados

os recientes avances en tecnoloía de lu$ricantes, sin em$aro, han dadoluar a nuevos tipos de lu$ricantes, incluyendo mezclas de ra'to K aua y



$ase aua lu$ricantes sint2ticos 5ada uno de los lu$ricantes de uso com#ntiene ventajas y limitaciones (.a$la 8) que de$en equili$rarse con los requisitosdel proceso

Tabla 0 entajas y limitaciones de los principales lu$ricantes usados en la forjaen caliente de los aceros

Tipo de lubricante ventajas imitaciones

! $ase de aua microra'to

Elimina el humo y elfueo& proporcionamorir de enfriamiento&se e%tiende fácilmentecon aua

+e$e ser aplicado porpulverizacin parao$tener mejoresresultados

!ua-$ase sint2tica Elimina el humo y elfueo& es más limpioque los aceites o dera'to a $ase de aua&*1+! mueren deenfriamiento& esfácilmente diluida, y nonecesita aitacindespu2s de la mezclainicial& reduce lao$struccin del equipode aspersin& notrans'ere pimentooscuro a desprenderse

+e$e ser pulverizado&carece de la lu$ricidadde ra'to para lasoperaciones de forjaraves

Lra'to a $ase de aceite Película de uido sepresta a cualquiera depulverizacin oaplicacin hisopo& tieneun $uen rendimiento enun amplio rano detemperatura (hasta >9@B 5, o /@@@ B F)

Lenera el humo, elfueo y los oloresnocivos& naturalezae%plosiva puede acortarla vida del troquel& tienepotencialmente ravesimplicaciones para lasalud y seuridad de lostra$ajadores

Criterios de selección. a seleccin del lu$ricante para la forja se $asa envarios factores, incluyendo la temperatura de forja, temperatura de la matriz,la creacin de equipos, el m2todo de aplicacin del lu$ricante, la complejidadde la pieza que se está forjando, y del medio am$iente y las consideracionesde seuridad ! temperaturas de forja en caliente normales para aceros alcar$ono y de aleacin, lu$ricantes de ra'to a $ase de aua se utilizan casie%clusivamente, aunque alunas tiendas de martillo todavía pueden emplearra'to a $ase de aceite



El rano de temperatura-caliente formando más com#n para aceros al car$onoy de aleacin es >9@-C@ B 5 (/@@@-/>@@ B F) +e$ido a la ravedad de forjarcondiciones a estas temperaturas, los recu$rimientos de la palanquilla seutilizan a menudo en com$inacin con lu$ricantes morir os recu$rimientos depalanquilla utilizadas incluyen ra'to en un vehículo a $ase de aua o deuidos recu$rimientos utilizados en conjuncin con recu$rimiento deconversin de fosfato de la pieza de tra$ajo

Para temperaturas todavía más $ajas de forja (menos de apro%imadamente9@@ B 5, o C>@ B F), disulfuro de moli$deno tiene una capacidad de cara mayorque hace ra'to +isulfuro de moli$deno o $ien se puede aplicar en formaslida o dispersa en un vehículo uido 6ás informacin so$re la química dellu$ricante, la aplicacin y la seleccin está disponi$le en 0ef /9

ceros para la Forja

5ar$ono y acero de aleacin en linotes, tochos, palanquillas y linotes,laminado en caliente o son echados a la apro%imacin de las dimensiones de la

seccin transversal& Por lo tanto, la rectitud, la com$a, las tolerancias de iro, yplanitud no se aplican Productos de acero semiaca$ados para la forja seproducen ya sea a pesos unitarios especi'cados o lonitudes especi'cadas

condicionamiento de la super!cie. Productos de acero semiaca$ados parala forja pueden estar condicionados por escarpado, picar o moler para eliminaro reducir al mínimo las imperfecciones super'ciales +e$e tenerse en cuentaque, independientemente de acondicionamiento de la super'cie, el producto estodavía pro$a$le que contena alunas imperfecciones de la super'cie

Tolerancias de peso para palan2uillas, tochos, y losas son a menudo M >Dpara piezas individuales o por lotes que pesan menos de / m (7@ toneladas)

otes con un peso superior que son con frecuencia o$jeto de ponderar lastolerancias de M 7,>D

Cutting. Productos de acero semiaca$ados para la forja en eneral se cortan ala lonitud de esquila caliente +ependiendo del acero composicin, aserradoo corte con llama caliente tam$i2n se pueden usar

5alidad, como el t2rmino se aplica a los productos de acero semiterminadospara la forja, depende de muchos factores diferentes, incluyendo el rado desolidez interna, relativa uniformidad de la composicin química, y la relativaausencia de imperfecciones de la super'cie

a forja de acero semiacabado calidad se utiliza en aplicaciones de forjadoen caliente que pueden implicar operaciones de tratamiento t2rmico o demecanizado posteriores .ales aplicaciones requieren relativamente cerca decontrol de la composicin química y la fa$ricacin de acero Productos de aceroal car$ono y aleado calidad de forja se producen con las pautas descritas en lareferencia />

3etalurgia de polvos -3 4 P/ aceros son tam$i2n forj a partir de dospreformas sinterizadas y verdes preformas (no sinterizados) 1nformacin



detallada so$re la forja de aceros 6 K P y las propiedades de los productosresultantes se dispone en el artículo "Polvo Forja" en este volumen

Tratamiento t#rmico de carbono y aleaciones de acero forjadas -ef1'/

<ormalmente piezas forjadas de acero son especi'cados por el comprador enuna de las cuatro condiciones principales; como forjado sin tratamiento t2rmicoulterior& con tratamiento t2rmico para achina$ility& tratado con calor para laspropiedades mecánicas K físicas 'nales& o un tratamiento especial de calor paramejorar la esta$ilidad dimensional, especialmente en con'uraciones depiezas más complejas

Como forjado. !unque la ran mayoría de piezas forjadas de acero sontratados con calor antes de su uso, un ran tonelaje de acero de $ajo car$ono(@,/@ al @,7>D 5) se utiliza en la condicin de forjado- En tales piezas forjadas,maquina$ilidad es $uena, y poco se ana en t2rminos de fuerza portratamiento t2rmico +e hecho, un n#mero de !*.6 ampliamente utilizado y

las especi'caciones federales permiten esta opcin econmica .am$i2n esinteresante o$servar que, en comparacin con las propiedades producidas porla normalizacin, la fuerza y la maquina$ilidad están lieramente mejor, que esmás pro$a$lemente atri$ui$le al hecho de que el tama3o de rano es alo más$asta que en el estado normalizado

Con tratamiento t#rmico para ma2uinabilidad 5uando un componentemecanizado aca$ado de$e ser producido a partir de una pieza forjada o menosdimensionado, maquina$ilidad se convierte en una consideracin vital paraoptimizar la vida de la herramienta, aumentar la productividad, o am$os aespeci'cacin de la adquisicin o el di$ujo de forja pueden especi'car eltratamiento t2rmico *in em$aro, cuando las especi'caciones slo danmá%ima dureza o especi'caciones microestructurales, se de$e seleccionar elciclo t2rmico más econmica y e'caz .ratamientos t2rmicos disponi$lesincluyen recocido completo, recocido spheroidize, recocido su$crítico,normalizar, o normalizan y temperamento El tratamiento t2rmico eleidodepende de la composicin del acero y de las operaciones de la máquina quese realizará !lunos tipos de acero son inherentemente suave, otros seconvierten en $astante difícil en el enfriamiento de la temperatura de aca$adodespu2s de forja en caliente !l#n tipo de recocido se requiere eneralmenteo especi'cados para mejorar la maquina$ilidad

Con tratamiento t#rmico a !nales Propiedades F5sicas. a normalizacin

o normalizacin y revenido pueden producir la dureza mínima necesaria y lafuerza mínima a la traccin 'nal *in em$aro, para la mayoría de los aceros,un endurecimiento (austenitize) y de temple (en aceite, aua, o al#n otromedio, dependiendo del tama3o de la seccin y templa$ilidad) ciclo se emplea,seuido de un revenido para producir la adecuada dureza, resistencia,ductilidad, y el impacto propiedades Para piezas forjadas de acero para sertratados t2rmicamente por encima del /,@89 6Pa (/>@ Isi) nivel de resistenciay tener variaciones de tama3o seccin, es la práctica eneral para normalizar



antes de austenizacin para producir un tama3o de rano uniforme y minimizarlas tensiones residuales internas En alunos casos, es práctica com#n utilizarel calor para forjar como el ciclo de austenizacin y para saciar en la unidad deforja a forja es templado a continuacin para completar el ciclo detratamiento t2rmico !unque hay limitaciones o$vias a este procedimiento, laseconomías de'nidas son posi$les cuando el procedimiento es aplica$le (por loeneral para las formas sim2tricas de los aceros al car$ono que requieren pocomecanizado 'nal)

Tratamientos t#rmicos especiales a veces se utilizan para controlar ladistorsin dimensional, aliviar tensiones residuales antes o despu2s de lasoperaciones de mecanizado, evitar el arietamiento de enfriamiento, oprevenir choques t2rmicos o de super'cie (caso) de endurecimiento !unque lamayoría de los ciclos de tratamiento t2rmico discutidos anteriormente sepuede aplicar, pueden requerirse tratamientos muy especí'cos Estostratamientos eneralmente se aplican a con'uraciones complejas de forja condiferencias adyacentes de espesor de corte, o con los aceros de muy alta

templa$ilidad y aleaciones 5uando la esta$ilidad de las piezas aca$adasdimensionados críticamente slo permite el mecanizado de la luz de la forjadespu2s del tratamiento t2rmico a las propiedades 'nales, tratamientosespeciales están disponi$les, incluyendo marquenchin (martemple), aliviar elestr2s, y m#ltiple de templado

6uchas aplicaciones, como los ciNe3ales, ár$oles de levas, enranajes,cilindros forjados, anillos, determinados rodamientos y otros componentes dela maquinaria, requieren una mayor dureza de super'cie y resistencia aldesaste as super'cies importantes son eneralmente endurecen despu2sdel mecanizado por llama o endurecimiento por induccin, cementacin,car$onitruracin, o nitruracin Estos rocesos se enumeran en el orden

apro%imado de costo creciente y la disminucin de la temperatura má%imaEsta #ltima consideracin es importante en que la distorsin dimensionaleneralmente disminuye con la disminucin de la temperatura Esto esparticularmente cierto de nitruracin, que se realiza por lo eneral por de$ajode la temperatura de revenido para el acero utilizado en la forja ainformacin detallada so$re las prácticas de tratamiento t2rmico de los acerosal car$ono y aleados está disponi$le en .ratamiento .2rmico, olumen 9 del6anual de !*6

3icroaleado Forja ceros

3icroaleación 6 el uso de peque3as cantidades de elementos como el

vanadio y nio$io para fortalecer aceros - ha sido en la práctica desde la d2cadade /A?@ para controlar la icrostructure y propiedades de los aceros de $ajocar$ono (0ef /C) a mayoría de los primeros desarrollos esta$an relacionadosa la placa y productos de hoja en el que la precipitacin microaleado,laminacin controlada, y la tecnoloía de fa$ricacin de acero modernocom$inan para aumentar la fuerza de manera sini'cativa con respecto a la delos aceros de $ajo car$ono



a aplicacin de la tecnoloía microaleacin para aceros de forja se haquedado atrás la de productos laminados planos, de$ido a los diferentesrequisitos de propiedad y procesamiento termomecánico de forjar aceros!ceros de forja se utilizan com#nmente en los aplicaciones en las que serequieren alta resistencia, resistencia a la fatia, y resistencia al desasteEstos requisitos son más a menudo ocupados por aceros medio-car$ono Por lotanto, el desarrollo de aceros microaleados de forja se ha centrado en losrados que contiene @,8@ a @,>@D de 5

a fuerza impulsora detrás del desarrollo de aceros microaleados de forja hasido la necesidad de reducir los costes de fa$ricacin Esto se lora en estosmateriales por medio de un tratamiento termomecánico simpli'cado (es decir,un enfriamiento controlado siuiente forja en caliente) que lora laspropiedades deseadas sin el enfriamiento separado y tratamientos de templerequeridas por aceros al car$ono y de aleacin convencionales En la ' // lasecuencia de procesamiento para los aceros convencionales (templado yrevenido) se compara con el proceso de forja y acero microaleado

7igo. 11 ciclos de transformacin de convencional (templado y revenido&arri$a) y aceros microaleados (a$ajo) Fuente; 0ef 7?

Efectos de elementos de microaleación -ef 1)/

Carbon a mayoría de los aceros microaleados desarrollados para forja tienencontenidos de car$ono que van @,8@-@,>@D, que es lo su'cientemente alta

como para formar una ran cantidad de perlita a perlita es responsa$le defortalecimiento sustancial Este nivel de car$ono tam$i2n disminuye lasolu$ilidad de los constituyentes microaleantes en austenita

8iobio+ vanadio y titanio. a formacin de precipitados de car$onitruro esotro mecanismo importante fortalecimiento de aceros microaleados de forjaanadio, en cantidades que oscilan de @,@> a @,7D, es la adicin demicroaleacin más com#n utilizado en la creacin de aceros El nio$io y el



titanio mejoran la resistencia y tenacidad al proporcionar un control de tama3ode rano austenítico ! menudo, el nio$io se usa en com$inacin con vanadiopara o$tener los $ene'cios del control de tama3o de rano de austenita (denio$io) y la precipitacin de car$onitruro (de vanadio)

El manganeso se utiliza en cantidades relativamente randes (/9 a />D) en

muchos aceros de forja microaleado *e tiende a reducir el espesor de la placacementita mientras se mantiene el espaciado interlaminar de la perlitadesarrollado (0ef /A)& por lo tanto, requieren altos niveles de mananesocontenidos de car$ono inferiores para retener las randes cantidades de perlitarequeridos para alta dureza

El mananeso tam$i2n proporciona sustancial fortalecimiento de la solucinslida, mejora la solu$ilidad de car$onitruros de vanadio, y disminuye latemperatura de solvus para estas fases

El contenido de silicio de la mayoría de aceros microaleados comerciales deforja es de apro%imadamente @,8@D& alunos rados contienen hasta un @,C@D

(0ef 7@) 6ayores contenidos de silicio se asocian con sini'cativamente mayortenacidad, aparentemente de$ido a un aumento de la cantidad de ferrita conrespecto a la formada en los aceros de ferrita-perlita con menor contenido desilicio

9ufre. 6uchos microaleado de forja aceros, en particular los destinados a suuso en piezas forjadas de automviles en el que maquina$ilidad es crítica,tienen un contenido relativamente alto contenido de azufre os contenidos deazufre superiores contri$uyen a su maquina$ilidad, que es compara$le a la delos aceros templados y revenidos (0ef 7/, 77)

El aluminio y el nitrógeno 5omo en aceros de rano 'no endureci$les, el

aluminio es importante para el control del tama3o de rano de austenita enaceros microaleados (0ef /A) El mecanismo de control de tama3o de rano dealuminio es la formacin de partículas de nitruro de aluminio *e hademostrado que el nitreno es el principal componente intersticial decar$onitruro de vanadio (0ef 78) Por esta razn, de moderado a alto contenidode nitreno son necesarios en aceros microaleados que contienen vanadiopara promover el fortalecimiento precipitado e'caz

Forjado controlado -ef "%/

El concepto de control de tama3o de rano se ha utilizado durante muchosa3os en la produccin de productos laminados planos Particularmente en placa

de rodadura, la capacidad de aumentar la temperatura de recristalizacin deaustenita mediante peque3as adiciones de nio$io es $ien conocida& el procesoutilizado para producir estos aceros se re'ere eneralmente como controladorodar (ver el artículo "Flat, Oar, y la forma del $alanceo" en este volumen)

os $ene'cios de la austenita control del tama3o de rano no son, porsupuesto, limitada a los productos laminados planos !unque los'nishintemperatures más altas requeridas para el desplieue de $arraslimitan la utilidad de este enfoque para el control microestructural, las



temperaturas de aca$ado para aceros microaleados de $arras, sin em$aro,de$en ser controlados *e ha demostrado que, aunque la fuerza no se veafectada sini'cativamente por la temperatura de aca$ado, la dureza de losaceros microaleados que contienen vanadio disminuye al aumentar latemperatura de aca$ado (0ef 7>, 7?) Este efecto se muestra en la 'ura /7,donde se compara la resistencia al impacto 5harpy -notch para un aceromicroaleado />9/ termin a tres temperaturas Este efecto perjudicial de unaalta temperatura de aca$ado en la tenacidad de impacto tam$i2n se traslada alas operaciones de forja, es decir, menor es la temperatura de aca$ado en

forja, mayor será la dureza resultante, y viceversa +espu2s de e%tensasprue$as, los investiadores en 0ef 7? recomienda que la temperatura deaca$ado para forjar ser reducido a cerca de /@@@ B 5 (/@@ B F) .altratamiento result en propiedades de impacto iuales o mejores que las de$arras laminadas en caliente (0ef 7?) os mismos investiadores concluyeronque precalentamiento induccin rápida era $ene'cioso para los acerosmicroaleados de forja, y que los ahorros de costos de /@D (para piezas forjadas

microaleados estándar) a 7@D (para los rados resulfurado) eran posi$les

7igo. 1" Efecto de la temperatura de aca$ado en caliente en la fuerza deimpacto de acero microaleado />9/ (!1*1 />9/ más @,/@D ) Fuente; 0ef 7>

as temperaturas más $ajas de aca$ado, sin em$aro, tienen su efecto ent2rminos de presiones mayores que requiere la forja (y las capacidades de lamáquina por lo tanto mayores es necesario) y el aumento de desaste delmolde a tenacidad mejorada como resultado de las temperaturas más $ajasde aca$ado, así como los ahorros de costes que se pueden lorar comoresultado de la eliminacin del tratamiento t2rmico, se de$e sopesar contra losaumentos de los costos causados por estos factores



Microaleado Fría Heading Aceros

os aceros utilizados para la produccin de elementos de 'jacin de altaresistencia por estampacin en frío se produjeron con anterioridad a partir deaceros de aleacin templados y revenidos Para o$tener una resistenciasu'ciente con ductilidad adecuada requerida seis pasos de procesamiento os

desarrollos recientes han conducido a la utilizacin de aceros microaleados denio$io-$oro que no requieren tratamiento t2rmico (0ef 7C) Estos aceros hacenuso de nio$io y $oro adiciones para desarrollar estructuras $ainíticos con altastasas de endurecimiento por deformacin En la mayoría de los casos queutilizan la deformacin de forjado en frío para lorar los niveles de fuerzarequeridos sin tratamiento t2rmico .a$la 9 se enumeran las composiciones ypropiedades seleccionadas de estos materiales

Tabla 9 5omposiciones y propiedades seleccionadas de tres acerosmicroaleados estampacin en frío

Forja de Carbono y Aceros de Aleación

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