Horno de Tambor. - PEDECA

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Nuestro programa de fabricación incluye aplicacionesde tratamiento en:• Metales Férricos y No Férricos.• Trabajo en Continuo o Intermitente.• Con o sin Atmósferas Protectoras.• Con calentamiento Eléctrico o a Gas.

Tipos de Hornos para estas Aplicaciones y Procesos:• Horno de Carro.• Horno de Campana.• Horno de Cámara.• Máquina de Cargar.• Horno de Cinta “Cast Link”• Horno de Cinta de Malla.• Horno de Pote.• Horno de Tambor.

• Horno de Empuje.• Horno de Solera de Rodillos.• Horno con Tanque de Temple incorporado.• Horno de Solera Giratoria.• Horno de Retorta Rotativa.• Estufas con recirculación.• Equipos para Calentamiento.• Horno de Vacío.• Equipos Auxiliares.

Ingeniería y Servicios Técnicos, S.A.Avda. Cervantes, 6 - Basauri, Vizcaya, Spain

Tel.: 34-944 409 420 / Fax: 34 - 944 496 624www.insertec.biz

e.mail: [email protected]

Director: Antonio Pérez de CaminoPublicidad: Ana Tocino

Carolina Abuin

PEDECA PRESS PUBLICACIONES S.L.U.Goya, 20, 4º - 28001 Madrid

Teléfono: 917 817 776 - Fax: 917 817 126www.pedeca.es • [email protected]

ISSN: 1888-4423 - Depósito legal: M-53065-2007

Diseño y Maquetación: José González OteroCreatividad: Víctor J. RuizImpresión: Villena Artes Gráficas

Redactorhonorífico:José MaríaPalacios

Colaboradores:Manuel A.

Martínez Baena,Juan Martínez

Arcasy Jordi Tartera

Por su amable y desinteresada colaboraciónen la redacción de este número, agradece-mos sus informaciones, realización de repor-tajes y redacción de artículos a sus autores.

TRATER PRESS se publica seis veces al año: Fe-brero, Abril, Junio, Septiembre, Noviembre yDiciembre.

Los autores son los únicos responsables delas opiniones y conceptos por ellos emitidos.

Queda prohibida la reproducción total o parcialde cualquier texto o artículo publicado en TRA-TER PRESS sin previo acuerdo con la revista.

Editorial 2

Noticias 4

SYSTEM 4, termómetros en línea de alta precisión • Más de 400 empresas en MATELEC’10 • Car-

buros Metálicos invierte en una nueva planta de licuefacción.

Artículos

•Fórum de Arcas - Por Juan Martínez Arcas 6

•La creación del primer banco ecologista en el Reino Unido refuerza el atractivo de EFEF 2010 8

•Centros tecnológicos y empresas impulsan los vehículos eléctricos 10

•Evite paros en la producción, use termografía profesional - Por Instrumentos Testo, S.A. 12

•HEGAN ayuda a impulsar la internacionalización de sus empresas asociadas, con una misión

comercial a Brasil 14

•Tekniker-IK4 presenta en la BIEMH una muestra de sus capacidades en ecodiseño, medición y

magnetismo 16

•Aplicación de tratamientos T5 y T6 a la aleación L-2630 conformada por SSR - Por M. Campillo, M. T.

Baile, E. Martín y A. Forn 19

•Efecto del tratamiento criogénico en las propiedades de dos aceros de herramientas para traba-

jo en frío (DIN 1.3243 y DIN 1.3294) - Por S. Trillo, G. Castro, A. Fernández-Vicente y P. Vázquez 25

•Algunas consideraciones sobre el tratamiento térmico y la soldadura de los aceros inoxidables

martensíticos - Por Manuel Antonio Martínez Baena y José Mª Palacios Reparaz (=) 33

Guía de compras 44

Indice de Anunciantes 48

Sumario • JUNIO 2010 - Nº 17

Nue

stra

Port

ada

Asociación colaboradora

Asociaciónde Amigosde la Metalurgia

Información / Junio 2010

2

S e celebra la 26 BIEMH, como siempre 2 años después dela anterior edición y entonces ya notaba síntomas de

crisis dentro del sector de la Máquina-Herramienta.

No tengo la menor duda que para los tiempos que corren,tal y como está todo, lograr celebrar una Feria y reunir alre-dedor de 440 stands, se puede considerar un éxito.

Sólo es necesaria una buena asistencia de profesionalescon capacidad de compra, que aunque no sea inminente,transmitan un interés en corto espacio de tiempo y que deuna vez por todas se inicie ese movimiento en los merca-dos tan necesario.

Deseamos que esta BIEMH sea punto de inflexión en lasexpectativas del sector. Las ganas no se han perdido nimucho menos.

Aunque esta feria no toca directamente nuestro sector, sítiene mucho que ver, puesto que con los tratamientostérmicos y/o superficiales se da por finalizado cualquierproceso de fabricación previo a la entrega. Un nutridogrupo de expositores de este sector en la BIEMH así loconfirman.

Les esperamos en nuestro stand, Pabellón 2, stand A/06.

Antonio Pérez de Camino

Editorial

SYSTEM 4,termómetrosen línea de altaprecisiónLos últimos termómetros de lagama del Sistema 4 de Land pro-porcionan exactitud y flexibili-dad dentro del rango de 0 a 2.600ºC para satisfacer las necesida-des exactas de su proceso.

TELEC’10, que se celebrará del26 al 29 de octubre de 2010, en laFeria de Madrid, organizado porIFEMA, ha confirmado la pre-sencia de más de 400 exposito-res y la contratación de 21.500metros cuadrados.

Unas cifras muy alentadoras, alas que se suman las 410 em-presas pendientes de adjudi-car espacio aún, que añadiránotros 19.952 metros cuadradosal certamen, y que le confierenla importancia nacional e in-ternacional que tiene el princi-pal salón industrial de nuestropaís.

A pesar de la coyuntura econó-mica que atraviesa el mercadoeléctrico, electrónico y de tele-comunicaciones, el apoyo yrespaldo de las firmas y de lasprincipales asociaciones es to-tal, ya que permitirá congregaren MATELEC’10 un númeromuy representativo de mar-cas.

Por todo ello, la organizacióndel certamen prevé que MATE-LEC’10 alcance la presencia demás de 800 empresas partici-pantes, incluidas dos centena-res de firmas extranjeras.

Unas cifras que consolidan nue-vamente a la feria como el me-jor escaparate comercial para laindustria nacional y afianza lapresencia foránea con marcasprovenientes de la Unión Euro-pea, EE.UU., Asia y Magreb, en-tre otras áreas.

Con el objetivo de apoyar laparticipación, MATELEC hapuesto al alcance de las em-presas numerosas facilidades,como congelación de precios,descuentos interesantes a lahora de contratar servicios víaInternet, y otras ventajas en

colaboración con las principa-les asociaciones representadasen el Salón Internacional deMaterial Eléctrico y Electróni-co.

Info 2

CarburosMetálicosinvierte en unanueva plantade licuefacción

Carburos Metálicos, grupo AirProducts, anuncia la inversiónde más de 10 M. de euros en unanueva planta de licuefacción enSevilla.

Esta planta formará parte de lainfraestructura ya existente enesta localidad.

Esta nueva planta de licuefac-ción permitirá incrementar sig-nificativamente la capacidad deproducción de nitrógeno y oxí-geno.

Gracias a ello, Carburos Metáli-cos podrá contar con una mayorcapacidad de suministro ante lacreciente demanda de oxígenolíquido, nitrógeno y argón de laregión.

Esta inversión también posibili-tará incrementar la eficienciade la cadena de suministro de lacompañía debido al aumento dela capacidad de producción denitrógeno y oxígeno, garanti-zando la disponibilidad de estosproductos para todos los secto-res, sin depender en ningún ca-so de fuentes externas de apro-visionamiento.

Info 3

Noticias / Junio 2010

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• Nuevos modelos de termóme-tros de alta y baja temperatu-ra y Fibroptic.

• Procesadores LANDMARK di-gitales o analógicos; simples omulticanal.

• Salidas industriales 4/20 mA.

• Amplio rango de accesorios demontaje de alta efectividad.

• Termómetros y procesadorescompletamente intercambia-bles.

• Exactos, fiables, medida sin de-riva.

Info 1

Más de 400empresasen MATELEC’10El Salón Internacional de Mate-rial Eléctrico y Electrónico, MA-


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Fórum de ARCASPPoorr JJuuaann MMaarrttíínneezz AArrccaass

De todo lo expuesto hasta ahora de “CÓMO FALLANLOS MOLDES”, y de acuerdo con lo planteado en elnúmero pasado, y prácticamente en los anteriores,sin duda ha representado de un gran interés paratodos los que se dedican al mundo del molde… des-de la Elección del Acero, Diseño, Fabricación y Tra-tamiento Térmico Másico y Superficial y todos ellospara optimizar el resultado de los mismos.

Ahora nos preguntamos… ¿QUÉ VENTAJAS APOR-TA AL FUNDIDOR?

Y entre las diferentes aportaciones se han recopi-lado las siguientes:

• La oficina de compras ya no está limitada a unsolo vendedor,

• Las pruebas de calidad según los puntos acorda-dos las realiza el Fabricante, el fundidor no tiene

que tener conocimientos técnicos de Materialesde Moldes,

• El mecanizado es más rentable dada la homoge-neidad y pureza del Acero,

• La respuesta al Tratamiento Térmico es más se-gura y repetitiva,

• La probabilidad de distorsiones o agrietamientosson mucho menores,

• Las vidas de los moldes son más consistentes ylargas, especialmente con aleaciones agresivas,como las de aluminio,

• El material tiene una mayor resistencia, y unatransición de temperatura dúctil/frágil mas baja.

Es de esperar que el acero elegido (llamemos H-13de grado superior) sea más caro, pero quedarácompensado el aumento de precio con la reduc-ción de problemas en la producción y con el redu-cido coste de mantenimiento.

La mayor ventaja es la reducción del número de fa-llos prematuros, más que un gran incremento en lavida de moldes de larga producción.

Está comprobado que un 30% es el aumento míni-mo de la vida de los moldes, sobre todo en el nú-mero de inyecciones que precise la primera repa-ración.

NOTA: EN EL PRÓXIMO NÚMERO VEREMOS LASVENTAJAS O MEJORAS EN LAS TÉCNICASDE TRATAMIENTO TÉRMICO (todas lasaportaciones sobre el particular serán bienrecibidas).

Pueden formularnos las preguntas que deseen sobre la problemática de los Tratamientos Térmicos, diri-giéndose a la revista:

Por carta: Goya, 20, 4º - 28001 Madrid - Teléfono: 917 817 776 - Fax: 917 817 126E-mail: [email protected]

Tanto preguntas como respuestas irán publicadas en sucesivos números de la revista por orden de llega-da, gracias a la activa colaboración de D. Juan Martínez Arcas.


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La creación del primer banco ecologista delmundo en Reino Unido ha reforzado el atrac-tivo de EFEF 2010, que se celebrará los días 19

a 21 de octubre en el recinto ferial Excel de Londres.En efecto, el Foro organizado por Turret Middle Easty el propio Bilbao Exhibition Centre será el primerescaparate de los planes y la política sobre energíasrenovables del Gobierno Británico tras las eleccio-nes y un encuentro internacional muy atractivo pa-ra fabricantes, inversores y proveedores de servi-cios dedicados a este sector estratégico.

Algunos de ellos, como E.on, Siemens, SchneiderElectric, Sener o NGK, ya han confirmado su parti-cipación, en una campaña comercial que avanzacon signos muy positivos. El certamen reunirá amás de 200 expositores internacionales y ofreceráun ambicioso programa congresual con sesionessobre cuestiones consideradas “clave” para el de-sarrollo del negocio energético, divididas en cincoáreas principales: “Finanzas”, “Energías Renova-bles”, “Infraestructuras y Cadena de Suministro”, y“Ciudades y Edificios Ecológicos”.

El Foro Europeo de Energías de Futuro, que celebrócon éxito su primera edición en Bilbao ExhibitionCentre en junio del pasado año, volverá al recintoferial vasco en 2011.

UNA INVERSIÓN DE 2.000 MILLONESDE LIBRAS

Destinado a ayudar a las compañías a financiarproyectos ecológicos, el Banco Verde contará con

una inversión, estatal y privada, de 2.000 millonesde libras.

“El fondo se centrará en primer lugar en invertir entransporte verde y energía sostenible, en particularen energía eólica marina,” ha declarado el Ministrode Economía británico, Alistair Darling, durante elanuncio de la iniciativa. “Ofrecemos 60 millones delibras para el desarrollo de puertos que deseen ser-vir como sede para los fabricantes de aerogenera-dores marinos”, añadió.

Por otra parte, y en declaraciones a responsablesde European Future Energy Forum, el actual Minis-tro de Energía y Cambio Climático del país, Ed Mili-band, ha manifestado que “este presupuesto ayu-dará a dar un impulso mayor y más rápido hacialas industrias verdes del futuro. El Banco Verde deInversión, el nuevo respaldo para los emplaza-mientos de fabricación de turbinas eólicas y lasprimeras conclusiones de nuestro trabajo para re-formar el mercado de la energía, son elementoscríticos. El empleo, la seguridad energética y la lu-cha contra el cambio climático resultarán todos fa-vorecidos.”

La creación del primer bancoecologista en el Reino Unidorefuerza el atractivo de EFEF 2010


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TECNALIA Corporación Tecnológica lidera,junto con otros 31 socios, el proyecto singulary estratégico CITYELEC, que investiga solu-

ciones que permitan la electrificación de vehículosligeros urbanos (cuatro ruedas, motos y minibuses),aumentando la flexibilidad del transporte y minimi-zando el impacto ambiental en las ciudades.

CITYELEC es un Proyecto Singular Estratégico (PSE),financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovaciónen el marco Programa Nacional de Cooperación Pú-blico-Privada del Plan Nacional de InvestigaciónCientífica, Desarrollo e Innovación Tecnológica2008-2011. El objetivo del mismo es buscar solucio-nes para la entrada de nuevos sistemas de movili-dad de personas y mercancías en entorno urbano deforma eficiente y limpia mediante:

• La investigación en componentes del sistema depropulsión del vehículo y la infraestructura enciudad, necesarios para la implementación devehículos de cero emisiones en entorno urbano.

• La demostración mediante el ensayo a gran escalade infraestructura con vehículos electrificados.

• La generación de conocimiento y propiedad in-dustrial: aparición de nuevas empresas de basetecnológica.

El consorcio está formado por 32 socios de sectorescomo automoción, bienes de equipo, energía, así co-mo plataformas tecnológicas, ayuntamientos, opera-dores de transporte público, universidades y centrostecnológicos, liderados y coordinados por TECNALIACorporación Tecnológica. El presupuesto total es de19 millones de euros, desde 2009 hasta 2012.

CITYELEC investigará soluciones que permitan la e-lectrificación de vehículos ligeros urbanos, aumen-tando la flexibilidad del transporte y minimizandoel impacto ambiental. El proyecto no se plantea só-lo con la finalidad de ser un proyecto pionero en lainvestigación sobre la electrificación y los nuevosparadigmas del transporte urbano asociados a lamisma, sino también como un proyecto que gene-rará una flota real de vehículos de emisiones nulasy una infraestructura eléctrica asociada, demos-trando la validez del concepto en situaciones deconducción urbanas reales mediante ensayos agran escala. El alcance del proyecto se centra en elámbito urbano, idóneo para la introducción de la e-lectrificación en el transporte, ya que presenta cua-lidades específicas que se verán muy beneficiadaspor la introducción del transporte sostenible basa-do en tracción eléctrica pura (ausencia de polución,baja contaminación acústica, etc.). Dentro del al-cance del proyecto está, por lo tanto, el investigaren conceptos rupturistas orientados a introducir deuna forma óptima y racional la electrificación en elentorno urbano (vehículo e infraestructura), con lamovilidad sostenible como objetivo final.

Los ayuntamientos de dos ciudades han sido consi-derados como representativos para la implantaciónen el futuro de sistemas de movilidad con coches e-léctricos, concretamente San Sebastián y Zaragoza.Además, dentro del plan de construcción de nuevosparkings subterráneos para residentes en distintosbarrios de Zaragoza, se incluirá la posibilidad de queel diseño de su instalación prevea la instalación depuntos de recarga en aquellas plazas cuyos propie-tarios opten por vehículos eléctricos.

Centros tecnológicos y empresasimpulsan los vehículos eléctricos

Este esfuerzo investigador permitirá colocar a Es-paña como uno de los referentes en la implanta-ción y validación de una solución global e integra-dora de transporte urbano basado en vehículospuramente eléctricos, que permita el uso de diver-sos vehículos para el transporte por carretera (cua-driciclos, motos y minibuses), y, sobre todo, refe-rente en cuanto al impulso de iniciativas quepermitan la generación de este nuevo tejido de re-laciones y conocimientos empresariales, que seránecesario para el impulso de la nueva industriaque abastecerá la producción de los nuevos vehí-culos eléctricos.

TECNALIA nació en 2001 con el principal objetivode contribuir al desarrollo del entorno económico ysocial a través del uso y fomento de la InnovaciónTecnológica, mediante el desarrollo y la difusiónde la Investigación.

El tejido empresarial es uno de los principales des-tinatarios de los servicios y productos de TECNA-LIA, que cuenta con una cartera de 3.500 clientesque se benefician de su labor innovadora.

[email protected]

Tel.: 917 817 776

Fax. 917 817 126

Suscripción anual 20106 números90 euros

Suscripción anual 20106 números90 euros

Junio 2010 / Información


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Nueva cámara termográfica testo,para un análisis exhaustivoy documentación fiable

Las averías en procesos de producción suponencostosos tiempos de parada. Componentes defec-tuosos como, por ejemplo, en cuadros eléctricos,pueden causar cortocircuitos. Con la nueva cáma-ra termográfica los componentes se revisan a dis-tancia, sin peligro y sin parar la producción, con loque se pueden identificar los problemas antes deque ocurran. Incluso las diferencias de temperatu-ra más pequeñas pueden identificarse con la altaresolución térmica de la cámara. Por otra parte, suversatilidad gracias a los dos objetivos intercam-biables, permite abordar cualquier medición paraver hasta el más pequeño detalle a la distancia ne-cesaria. La cámara digital integrada, además, faci-lita considerablemente la identificación de termo-grafías. Con la detección automática de puntosfríos y calientes, se detectan las temperaturas críti-cas fácilmente in situ. Además, se pueden crear in-formes de varias termografías fácilmente con elsoftware incluido.

Gracias al práctico Softcase con cinta de transpor-te, siempre puede llevar su cámara segura con us-ted durante la ruta de inspección y desplazarse sintener una mano ocupada.

Mantenimiento eléctrico

En baja, media y alta tensión, las imágenes termo-gráficas permiten la detección de componentes de-

fectuosos, de modo que se pueden tomar las medi-das preventivas necesarias. Esto minimiza el ries-go de sufrir cortocircuitos y evita costosos tiemposde parada de producción. La documentación de las

Evite paros en la producción,use termografía profesionalPPoorr IInnssttrruummeennttooss TTeessttoo,, SS..AA..

capaz de detectar diferencias de temperatura de0,08 ºC, ofreciendo nítidas termografías que permi-ten un diagnóstico exhaustivo. Con la función Iso-terma, pueden detectarse todos los puntos críticosfácilmente y adoptar las medidas preventivas o-portunas.

Medición fiable de alta temperatura

El rango de medición de la cámara termográficatesto 881 puede ampliarse hasta +550 °C medianteun filtro especial de infrarrojos.

Rápida comprobación de nivelesde depósitos

Los niveles de llenado de depósitos cerrados de lí-quido deben controlarse para evitar daños en lamáquinaria y, por tanto, paradas de la produc-ción. El llenado automático puede fallar y el con-trol adicional con la cámara es un método rápidoy fiable.

termografías también es particularmente impor-tante en el mantenimiento preventivo. El testo 875y testo 881 con gestión integrada de localizacionesde medición, facilita la planificación de las rutas deinspección. Además, con la termografía también sealmacena una imagen real del lugar de medición,gracias a la cámara digital integrada. Los LEDs deltesto 881 también permiten iluminar zonas oscu-ras. El testo 881 también incluye un headset paragrabar comentarios de voz que quedarán adjuntosa la termografía para señalar observaciones impor-tantes.

Mantenimiento mecánico

La detección temprana de daños en componentesesenciales de la producción, permiten garantizaruna alta fiabilidad de las máquinas.

Un alto nivel de calor puede indicar un elevado ni-vel de estrés para el componente inspeccionado yespecialmente para los componentes mecánicos.La cámara testo, con su alta resolución térmica, es



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HEGAN, Asociación Cluster de Aeronáutica yEspacio del País Vasco ayuda a impulsar laactividad de internacionalización de sus

empresas asociadas con la participación en unamisión directa a Brasil, un mercado que en 2008 ti-ró fuertemente de la evolución exportadora de laindustria aeronáutica vasca.

El viaje, con dos vertientes: empresarial e institucio-nal, estará encabezado en su vertiente institucionalpor el lehendakari Patxi López y el consejero de In-dustria, Innovación, Comercio y Turismo, BernabéUnda. Por parte de la industria aeronáutica contarácon la aportación del presidente de HEGAN y directorgeneral de AERNNOVA, José Luis Osoro, y el directorde la asociación Cluster, José Juez, y la participaciónde cuatro de sus empresas asociadas, AERNNOVA,ALFA MICROFUSIÓN, ALTRAN y SENER. La visita sedesarrollará entre los próximos días 22 y 25 de mar-zo. La delegación del sector aeronáutico mantendrácontactos con la asociación brasileña de industrias a-eroespaciales (AIAB), asociación que aglutina a todoel sector brasileño y que representa a 46 organizacio-nes, y Embraer, cuyas sedes se encuentran en San Jo-sé dos Campos. Igualmente, la asociación Clusterparticipará en una jornada con la Federación Indus-trial del Estado de Sao Paulo, junto a otros sectoresindustriales vascos.

Las exportaciones vascas a Brasil han tirado fuer-temente de la evolución de las ventas exteriores.Así, el mercado brasileño continúa copando la pri-mera posición de las exportaciones vascas con unacuota del 29% y un crecimiento de la demanda del30,76% durante 2008, periodo en el que este país a-

caparó componentes aeronáuticos por valor de256,35 millones de euros frente a los 189 euros delaño anterior. No en vano Brasil es la casa de Em-braer, habitualmente considerada la tercera com-pañía aeronáutica en cuanto a personal y entregaanual de aviones después de Airbus y Boeing.

La importancia de este mercado ha propiciado el in-terés de las empresas de aeronáutica por estar pre-sentes de forma directa en este país. AERNNOVA ini-ció el desembarco con la puesta en marcha deAERNNOVA do Brasil, en Sao José dos Campos, a 100kilómetros de Sao Paulo, donde fabrica aeroestructu-ras. Cuenta asimismo con actividades de ingenieríay soporte de producto en este país. En noviembre delaño pasado, su filial IKARUS recibió el reconocimien-to por parte de Embraer como suministrador del añoen el apartado “soporte técnico a los operadores”.

ALESTIS, por su parte, inauguró el pasado año dosinstalaciones productivas en Sao José dos Campos,en las que ha invertido 15 millones de euros pararealizar el montaje de aeroestructuras y fabricarcomponentes en material de composites. Estánpresentes asimismo las compañías SISTEPLANT yAEROSPACE ENGINEERING GROUP.

La Asociación Cluster de Aeronáutica y Espacio delPaís Vasco, HEGAN, está integrado por 36 entidades,entre grandes grupos empresariales, pequeñas ymedianas empresas y centros tecnológicos. En 2008,los socios del Cluster facturaron 1.229 millones deeuros, con un 72 por ciento de sus ventas destina-das a la exportación. Los socios cuentan con unaplantilla de 9.055 empleos repartidos en las diversasplantas de producción nacionales y exteriores.

HEGAN ayuda a impulsarla internacionalizaciónde sus empresas asociadas,con una misión comercial a Brasil


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Tekniker-IK4 presentará en la próxima Bienalde Máquina Herramienta, que se celebrará enel Bilbao Exhibition Centre del 31 de mayo al

5 de junio, una muestra de sus capacidades en eco-diseño, medición y magnetismo. El centro tecnoló-gico expondrá algunos ejemplos de cómo su espe-cialización en estos campos tienen aplicación endiversos sectores y ofrecen soluciones innovadoraspara el sector de la Máquina-Herramienta.

Estos desarrollos se podrán visitar en el espectacularstand B51, que Tekniker-IK4 instalará en el Pabellón1 de la feria. Así, contará con una enorme cabeza hu-mana, de la que emergen diferentes líneas de espe-cialización que culminan con la presentación de al-gunas capacidades de aplicación del centro en elextremo de cada una de ellas. El montaje pretendesimular la aportación del centro tecnológico en su la-bor de transferencia de conocimiento y tecnología,que se concreta en aplicaciones en diferentes secto-res solucionando las necesidades concretas de susclientes con desarrollos tecnológicos innovadores.

Medición

Dada su especialización en la automatización deprocesos de inspección y medida, Tekniker-IK4presentará en la feria un robot de inspección de ca-lidad en tres dimensiones destinado al sector de laautomoción.

La visión 3D aporta grandes ventajas sobre la visión2D convencional, al añadir una nueva dimensión es-pacial. Entre las tecnologías más comunes para con-

seguir imágenes que posibiliten cálculos en el espa-cio están la triangulación láser, la visión estereoscó-pica o la calibración en base a patrones conocidos.

Esta tecnología de medición en 3D permite la veri-ficación sin contacto del 100% de la producción o-freciendo al cliente una mayor garantía de calidad,mayor rapidez y menores costes en el proceso y enel rechazo de piezas.

Se trata de una muestra de cómo los conocimientosde Tekniker-IK4 en materia de inspección no des-tructiva y robótica, que se pueden concretar tantoen esta tecnología como en medición a través de ul-trasonidos, en visión multiespectral, rayos X u o-tras, permiten ofrecer respuesta con tecnología devanguardia a sectores como la automoción, la in-dustria agroalimentaria o la del reciclaje. Asimis-mo, sus aplicaciones en el mundo industrial sonvariadas, estando principalmente relacionadas conla inspección y robótica. Otras aplicaciones típicasde la tecnología presentada son la determinaciónde la forma y medida en 3D, aplicaciones de bin-picking, determinación de distancias a objetos, etc.

En el ámbito de la investigación, la visión 3D juegaun papel importante como sistema de apoyo en lanavegación para robótica autónoma. En este tipode sistemas es fundamental el cálculo de distan-cias entre el robot y el entorno que le rodea.

Fotogrametría

Otro de los desarrollos que Tekniker-IK4 presentarárelacionado con la medición es un módulo integra-

Tekniker-IK4 presenta en la BIEMHuna muestra de sus capacidadesen ecodiseño, medicióny magnetismo

de la BIEMH un original juego interactivo: un con-curso de preguntas y respuestas en torno al ecodise-ño que incluirá una competición y el reparto de pre-mios.

Pretende de esta manera remover conciencias y dara conocer de manera muy divulgativa y práctica losbeneficios concretos que obtiene una empresa delsector cuando incorpora el ecodiseño a su actividad:reducción del consumo energético, reducción deruidos y vibraciones, disminución del peso y el ta-maño de la maquinaria, uso de nuevos materialesmenos contaminantes o nuevos lubricantes más e-ficientes y con menor impacto ambiental.

La apuesta de Tekniker-IK4 por el ecodiseño en laMáquina-Herramienta se enmarca en la línea detrabajo que desarrolla el centro eibarrés en el ámbi-to de la ecología y la sostenibilidad medioambiental,a través de la cual realiza desarrollos ecológicos ensus diferentes áreas de especialización. Esto le per-mite aplicar tecnología sostenible a multitud de sec-tores, como la automoción y el transporte, perotambién la energía o la producción industrial.

Magnetismo

La especialización de Tekniker-IK4 en Magnetismo seejemplificará en la BIEMH con una doble muestra: unacumulador de energía cinética denominado Flyw-heel y un cabezal que funciona por levitación magné-tica sin entrar en contacto con el resto de la máquina.

El objetivo de esta doble muestra pasa por escenifi-car cómo la especialización tecnológica impacta demanera horizontal en sectores de mercado diferen-tes, energía y máquina herramienta, en este caso.

Tekniker-IK4 ha querido llevar a la BIEMH una apli-cación específica para la Máquina-Herramienta re-lacionada con el Magnetismo. El cabezal magnéticoque se muestra, cuya levitación evita completamen-te cualquier contacto directo con el resto de la má-quina, ofrece resultados muy interesantes para estesector: una velocidad de 72.000 R.P.M., un mejorcomportamiento que los cabezales convencionales,mejores posibilidades de monitorizar el proceso, asícomo una mayor fiabilidad, menor mantenimiento,mayor disposición y una notable mejora del ciclo devida del componente.

Por estos motivos, Tekniker-IK4 cree que la intro-ducción de los últimos avances en Magnetismopuede incorporar importantes ventajas al sector dela Máquina-Herramienta.

ble con los sistemas comerciales de fotogrametríaque permite, en base a las imágenes e informaciónde referencias proporcionada por los mismos, obte-ner la posición en 3D de entidades geométricas cir-culares y elípticas de forma directa, sin necesidadde emplear dianas físicas o proyectadas.

Es una solución específica, basada principalmenteen la resolución de un problema de geometría deintersecciones de haces perspectivos, y comple-mentaria con las capacidades integradas en los sis-temas comerciales actuales que permite medir, deforma totalmente automática y con elevada veloci-dad de procesamiento, el posicionamiento en elespacio de un número ilimitado de agujeros, inde-pendientemente de su diámetro y profundidad.

Un sistema digital de fotogrametría de precisión sepuede considerar como una máquina de medir porcoordenadas portable. En el presente caso se haempleado un sistema unicámara sin contacto quecapta y mide la posición 3D de las dianas colocadassobre el mensurando de interés. El cálculo de la po-sición de la dianas es automático y permite visua-lizar y cuantificar la calidad en la toma de puntos.

Además de las capacidades del sistema comercial,indicadas en el párrafo anterior, el sistema desa-rrollado por TEKNIKER, permite llevar a cabo medi-das sin el empleo de dianas, con las ventajas queesto supone.

Las aplicaciones de esta tecnología son muy varia-das, desde el sector eólico y solar hasta el aeronáu-tico, ya que aporta gran complementariedad, altavelocidad de medición y bajas incertidumbres.

Ecodiseño

Tekniker-IK4 apuesta por el ecodiseño como un fac-tor que puede impactar de forma importante en elsector de la Máquina-Herramienta. El centro tecno-lógico eibarrés pretende demostrar que la introduc-ción del concepto “verde” en el sector conlleva paralas empresas un importante ahorro energético, mu-cho menores costes de mantenimiento, de diseño yproceso, así como una mejor calidad, un impulso ala innovación, el cumplimiento de la cada vez másestricta legislación y un compromiso ambiental queredunda en una mejor imagen de la compañía.

Para concienciar y sensibilizar en torno a los benefi-cios del ecodiseño, así como para explicar con deta-lle su impacto en una empresa del sector, el centrotecnológico pondrá a disposición de los visitantes

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RESUMEN

En este trabajo se muestran los resultados obteni-dos al aplicar tratamientos térmicos T5 y T6, acomponentes de aluminio L-2630, conformadospor Semi-Solid Rheocasting (SSR). El estudio de losefectos de la temperatura y el tiempo de puesta ensolución, y de las condiciones de temple y enveje-cimiento artificial, ha permitido optimizar las pro-piedades mecánicas del componente. La experi-mentación se ha realizado mediante ensayos dedureza Brinell, ensayos de tracción y microscopíaóptica y electrónica. Las propiedades mecánicasde los componentes producidos por SRR alcanzanvalores análogos a los obtenidos por colada en co-quilla y sometidos a los mismos tratamientos tér-micos.

1. Introducción

Los procesos de conformado en estado del semisó-lido (SSM) son procesos híbridos entre las técnicasde forja y de moldeo. El interés en estas técnicasreside en la necesidad de producir componentescon menos defectos y con un coste que podríacompetir con los procesos convencionales [1].

Una de las ventajas que ofrecen los procesos SSMes la disminución de gas atrapado y de porosidaddebido a la reducción de la turbulencia durante elproceso de inyección, lo que permite obtener pie-zas susceptibles de ser tratadas térmicamente. Elrango de fracción sólida en el ataque del molde seencuentra entre el 20 y el 50%; esto implica una

viscosidad alta y una reducción de la contraccióndurante el proceso de solidificación [2].

La técnica de fabricación se basa en la inyección aalta presión del lodo semisólido, obtenido previa-mente en una estación agitadora SSR (Fig.1a). Laestación SSR enfría el metal lo que produce unapequeña fracción sólida (Fig.1b) [3].

El principio general del proceso SSR puede ser des-crito de la siguiente manera [1]:

• Paso 1: El aluminio fundido se mantiene por enci-ma de la temperatura de fusión (líquidus) (Fig. 1b).

• Paso 2: Una barra de refrigeración de grafito seintroduce dentro del metal y lo enfría, agitándolovigorosamente a una temperatura inferior a la delíquidus. La barra se mantiene en el caldo duran-te intervalos de tiempo muy cortos, y la veloci-dad de agitación no debe superar las 60 rpm. Laparte más crítica del proceso está en la obtencióndel primer 1% en volumen de fracción sólida nodendrítica y es necesario un cuidadoso controlde la velocidad de enfriamiento durante la agita-ción (0,3 a 3 ºC·s-1) (Fig. 1b).

• Paso 3: Después de un breve período de agita-ción, se extrae la barra de grafito dejando un lo-do que contiene bajas proporciones de fracciónsólida (<20%) y se introduce en la máquina de in-yección (Fig. 1b).

El objetivo de este trabajo ha sido la optimizaciónde los tratamientos térmicos de envejecimiento T5y T6 en la aleación L-2630 (EN AC-46500), confor-

Aplicación de tratamientosT5 y T6 a la aleación L-2630conformada por SSRPPoorr MM.. CCaammppiilllloo,, MM.. TT.. BBaaiillee,, EE.. MMaarrttíínn,, AA.. FFoorrnn..CCeennttrroo ddee DDiisseeññoo ddee AAlleeaacciioonneess LLiiggeerraass yy TTrraattaammiieennttooss ddee SSuuppeerrffiicciieess,,UUnniivveerrssiittaatt PPoolliittèèccnniiccaa ddee CCaattaalluunnyyaa


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HCV-125, con enfriamiento controlado y circula-ción forzada de aire, con una precisión de ±1 ºC.

Los ensayos de durezas Brinell en todos los trata-mientos efectuados se ha llevado a cabo según lanorma UNE-EN ISO 6506-1, utilizando en todos loscasos una carga de 62.5 kg y un diámetro de bolade 2.5 mm.

En la etapa de puesta en solución de un tratamien-to T6 se producen varios fenómenos: disolución delos precipitados intermetálicos Mg2Si y CuAl2, ho-mogeneización de la solución sólida, y fragmenta-ción, esferoidización y crecimiento del silicio eu-téctico [2].

mada mediante el proceso de inyección en estadosemisólido Semi Solid Rheocasting (SSR).

La composición de la aleación utilizada está indi-cada en la Tabla 1.

2. Procedimiento experimental

Para realizar este trabajo se han utilizado piezas dealuminio L-2630 conformadas por SSR (Figs. 2 y 3) yde estas piezas se han extraido probetas planas desección rectangular (30 x 20 x 4 mm).

Los tratamientos térmicos T5 y T6 se han efectua-do mediante la utilización de un horno Hobersal

Fig. 1. a) Estación IDRA para SSR, b) Esquema del proceso SSR [3].

Tabla 1. Composición en % peso de la aleación L-2630 (EN AC-46500).

En las figuras 4 y 5 se presentan los esquemas delos tratamientos térmicos T6 y T5 efectuados, don-de pueden observarse las diferentes etapas de losmismos.

En la tabla 2 se observan las diferentes combina-

ciones de temperaturas y tiempos de solubiliza-ción y de envejecimiento que se han utilizado parala realización de este trabajo.

Como no se dispone de información sobre el trata-miento térmico de la aleación L-2630 se han toma-do como referencia los tratamientos T5 y T6 de laaleación A333, la cual sólo difiere con la aleación L-2630 en el porcentaje de cobre (Tabla 3). El efectode los tratamientos térmicos se ha realizado me-

Fig. 2. Componente de la aleación L-2630 conformado por SSR.

Fig. 3. Molde del componente para el proceso SSR.

Fig.4. Esquema del tratamiento T6.

Fig.5. Esquema del tratamiento T5.

Tabla 2: Condiciones de los tratamientos efectuados.


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22

Los mayores valores de dureza, en la etapa de pues-ta en solución, se obtienen a las 8h a todas las tem-peraturas, excepto a 505 ºC que requieren 7 h. Paratiempos de puesta en solución inferiores a 4 h losvalores de dureza son bajos, a las temperaturas ex-perimentadas.

En la figura 9 se puede ver el efecto del tiempo depuesta en solución en la dureza final. Cuanto me-nor es la dureza después del temple mayor es el pi-co de dureza a las 12 horas de envejecimiento.

diante medidas de dureza en las diferentes condi-ciones de envejecimiento descritas en la Tabla 2.

La norma de ASTM [4], establece que en la aleaciónA333 T5 el envejecimiento se realice a 205 ºC du-rante 7-9 horas, y en la A333 T6 la puesta en solu-ción sea a 505 ºC durante 5-12 horas y el envejeci-miento a 155 ºC durante 2-5 horas.

3. Análisis de resultados

La microestructura de la aleación L-2630 en estadobruto de colada consiste en granos primarios desolución sólida α (Fig.6).

En las figuras 7 y 8 se muestra la evolución de lamicroestructura con los tratamientos T6 y T5 reali-zados. En dichas micrografías puede verse el creci-miento considerable del silicio eutéctico, respectoal del material en bruto de colada (Fig. 4), debido aun proceso de fragmentación y crecimiento [5].

La fase α está rodeada de eutéctico muy fino, en elque se detectan compuestos intermetálicos. Median-te análisis por EDS se ha determinado que son com-puestos del tipo Al (Si, Fe, Mn, Cu), Al (Si, Fe, Mn, Cu,Cr), α-AlFeSi, Mg2Si y CuAl2. No se observa micro-constituyente eutéctico ocluido en el interior de losgranos α como sucede en el proceso Thixocasting.

Tabla 3: Composiciones de las aleaciones L-2630 y A333.

Fig.6. Micrografías de la aleación L-2630 conformada por SSR, en estado bruto de colada.

Fig. 7. Micrografía de la aleación L-2630 T6 conformada porSSR.

Los mayores valores de dureza Brinell se obtienencon el tratamiento de solubilización a 515 ºC du-rante 6 horas seguido de envejecimiento a 170 ºCdurante 12 horas, llegando a 139 HBW y partiendode una dureza del bruto de colada de 90 HBW.

En la figura 10, se describe la influencia de la tem-peratura de puesta en solución en la dureza delmaterial envejecido a 170 y 160 ºC. Los valores dedureza no varían notablemente con la temperaturade puesta en solución, excepto en los casos de en-vejecimiento durante 6 horas.

La figura 11 describe el efecto de la temperatura deenvejecimiento. La dureza se incrementa al pro-longar el tiempo de envejecimiento.

En las figuras 9, 10 y 11 se intuyen dos picos de du-reza, el primero en el intervalo de 1 a 4 horas deenvejecimiento debido a los precipitados β’ y β’’.Después las durezas presentan una caída debida alsobre-envejecimiento por precipitación de Mg2Si.El segundo pico después de 6 horas de envejeci-miento se debe a la formación de precipitados co-herentes Θ’ y Θ’’.

En la mayoría de experimentos la máxima durezase adquiere a las 12 horas de envejecimiento. Estosvalores de dureza podrían verse incrementadosoptimizando los tiempos de envejecimiento. Sinembargo, a las 6 horas ya se obtiene un notable en-durecimiento. La presencia de precipitados inter-metálicos del tipo Al (Si, Fe, Mn, Cr, Cu), cuya diso-lución es difícil, puede contribuir a reducir lacapacidad de endurecimiento.

Los valores de dureza de la aleación L-2630 SSR T6(máx. 139 HBW) son mayores que los de la aleaciónA333 T6 (115 HBW).

Los mayores valores de dureza Brinell con el trata-miento T5 se obtienen con el envejecimiento a 190ºC durante 4 horas (105 HBW). Teniendo en cuenta

Fig. 8. Micrografía de la aleación L-2630 T5 conformada por SSR.

Fig. 9. Tratamientos T6.Evolución de la durezaen función del tiempo deenvejecimiento a tem-peraturas de puesta ensolución constantes ytemperaturas de enve-jecimiento de 170 ºC (a)y de 165 ºC (b).

Fig. 10. TratamientosT6. Evolución de la du-reza en función deltiempo de envejecimien-to para temperaturasde envejecimiento de170 (a) y 160 ºC (b).


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En el tratamiento térmico T5, el máximo endureci-miento de la aleación L-2630 (105 HBW), se ha ob-tenido a las 4 horas y a una temperatura de enveje-cimiento de 190 ºC.

Estos valores son semejantes a los de la aleaciónA333 T5. Un incremento de la temperatura deldesmoldeo puede proporcionar mejores resulta-dos.

5. Referencias

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Agradecimientos

Los autores desean agradecer al Ministerio de Edu-cación y Ciencia la ayuda recibida a través de losproyectos CICYT DPI2005-02456 y CICYT DPI2007-62948, así como al Doctor James A. Yurko.

Ponencia presentada en el XI Congreso Tratermat(Marzo 2008). Publicada con la autorización expre-

sa de la Dirección del Congreso y los autores.

que la dureza del material bruto de colada es de 90HBW, el incremento de dureza del tratamiento T5es limitado.

Podrían obtenerse mejores resultados aumentan-do la temperatura de la pieza a la salida del moldey optimizando el temple. Estos valores son seme-jantes a los del mismo tratamiento para la aleaciónA333 T5 [4].

4. Conclusiones

Es posible aplicar tratamientos térmicos T6 acomponentes conformados por SSR con la alea-ción de segunda fusión L-2630, obteniendo incre-mentos de dureza de hasta el 100%. La aleaciónA330 de composición similar conformada pormoldeo por gravedad alcanza valores mucho másbajos.

Los buenos resultados del tratamiento térmico T6permiten prever la mejora de resultados en el tra-tamiento térmico T5 si la temperatura de desmol-deo aumenta.

Al aumentar el tiempo de puesta en solución au-menta la dureza después del temple en todos loscasos estudiados, llegando hasta valores de 82HBW. Sin embargo al aumentar el tiempo de pues-ta en solución se obtienen menores durezas al fi-nal del envejecimiento, debido al crecimiento delsilicio eutéctico.

En el tratamiento térmico T6, el máximo endu-recimiento de la aleación L-2630 (139 HBW), seha obtenido para una puesta en solución de 6horas a 515 ºC, y 12 horas de envejecimiento a170 ºC. Este valor de dureza es mayor que el dela aleación A333 T6 cuya dureza alcanza los 115HBW.

Fig. 11. TratamientosT6. Evolución de la du-reza en función del tiem-po de envejecimiento atiempos y temperaturasde puesta en soluciónconstantes. Solubiliza-ción: (a) 510 ºC y (b) 515ºC.

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RESUMEN

En general, los aceros de herramientas para traba-jo en frío, sometidos a tratamientos térmicos con-vencionales, varían sus propiedades cuando se lesaplica un tratamiento criogénico. Esta variación seasocia a importantes modificaciones en la micro-estructura como consecuencia de las bajas tempe-raturas del tratamiento (-196ºC). En concreto, a tra-vés del tratamiento criogénico se obtiene unaimportante mejora en algunas de las característi-cas mecánicas y tribológicas de los aceros de he-rramientas de trabajo en frío, especialmente su re-sistencia al desgaste. Por ello, se han estudiado doscalidades de acero de herramientas obtenidas me-diante distintos procesos de fabricación. En parti-cular, un acero DIN 1.3243, obtenido por coladacontinúa y un acero DIN 1.3294 pulvimetalúrgico.Ambos aceros se han caracterizado, antes y des-pués del tratamiento criogénico, desde el punto devista metalográfico, mecánico y tribológico. A par-tir de los resultados obtenidos podemos concluirque, en ambos casos, el material tratado criogéni-camente presenta una microestructura de carbu-ros finos homogéneamente distribuidos, con valo-res de dureza ligeramente superior y una mejoraconsiderable de la resistencia frente al desgaste.

1. Introducción

Estudios recientes, muestran mejoras “espectacu-lares” de las propiedades mecánicas y tribológicas

de los aceros de herramientas cuando éstos sonsometidos a baja temperatura. Los tratamientos abaja temperatura se pueden clasificar en funciónde cual sea la temperatura alcanzada. Así se hablade tratamientos sub-cero, donde se alcanzan tem-peraturas de hasta –80 ºC y tratamientos criogéni-cos profundos (de ahora en adelante, tratamientoscriogénicos) en los cuales se alcanzan temperatu-ras próximas a las del nitrógeno líquido, esto es–196 ºC. Existen estudios que muestran que los tra-tamientos criogénicos mejoran las prestacionesque ya ofrecían los aceros de herramientas que ha-bían sido sometidos a un tratamiento sub-cero [1-3]. En particular, los aceros de herramientas paratrabajo en frío ofrecen mejoras de la resistenciafrente al desgaste, cuando son criogenizados [4-6].

Existen distintas teorías acerca del mecanismo porel cual estos aceros criotratados mejoran su com-portamiento. Una de estas teorías, hace referenciaa la transformación de la austenita retenida enmartensita, que en general lleva asociado un ligeroaumento de la dureza [7-8]. Otros autores atribu-yen la mejora a un mecanismo denominado “acon-dicionamiento a baja temperatura de la martensi-ta”, que tiene lugar normalmente a la temperaturadel nitrógeno líquido, a partir del cual se promuevela precipitación de carburos de tamaño microscó-pico más homogéneamente distribuidos a lo largode la matriz de martensita. Esto en general, vieneasociado a un incremento de la resistencia frenteal desgaste [9-10].

Efecto del tratamiento criogénicoen las propiedades de dos acerosde herramientas para trabajoen frío (DIN 1.3243 y DIN 1.3294)PPoorr SS.. TTrriilllloo,, GG.. CCaassttrroo,, AA.. FFeerrnnáánnddeezz--VViicceennttee yy PP.. VVáázzqquueezz..CCeennttrroo TTeeccnnoollóóggiiccoo AAIIMMEENN,, PPoorrrriiññoo ((PPoonntteevveeddrraa))


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serie de ciclos de enfriamiento hasta una tempera-tura próxima a –190 ºC, a una velocidad de 2,5ºC/min, que se mantendrá durante un tiempo de-terminado. A continuación se realiza un calenta-miento hasta temperatura ambiente manteniendola velocidad. No es posible proporcionar informa-ción más detallada acerca de los parámetros detratamiento por razones de confidencialidad con elfabricante del equipo.

Ambas calidades de acero se caracterizaron micro-estructural, mecánica y tribológicamente antes ydespués de haber sido sometidas a tratamientocriogénico.

Para realizar la caracterización microestructural delos aceros objeto de estudio, se ha empleado mi-croscopía electrónica de barrido (MEB), sobre pro-betas metalográficas pulidas hasta 1 µm sin ata-que. El equipo empleado fue un microscopioelectrónico S4800 de Hitachi. Este equipo disponede un módulo de análisis de dispersión de energíade rayos X (EDS o EDX), que permite determinar demanera semicuantitativa, la composición químicade los carburos.

Se determinó además el tamaño medio de los car-buros utilizando para ello técnicas de captura de i-mágenes. La medida de las diagonales de dichoscarburos se realizó mediante el software de análi-sis de imágenes AnalySIS de Olympus.

Por otra parte, se determinó la dureza Rockwell C(HRC) antes y después del tratamiento criogénico,

El presente trabajo estudia los efectos que produceel tratamiento criogénico sobre dos aceros de he-rramientas para trabajo en frío. En concreto, se es-tudian las transformaciones que sufren, un aceroDIN 1.3243, obtenido por colada continua y un ace-ro DIN 1.3294 pulvimetalúrgico, desde el punto devista mecánico, tribológico y microestructural. Pa-ra ello, se llevó a cabo una caracterización mecáni-ca y microestructural acompañada de un estudiodel comportamiento frente al desgaste de ambosaceros, antes y después de haber sido sometidos aun tratamiento criogénico.

2. Procedimiento Experimental

Para realizar este trabajo se han seleccionado doscalidades de acero comerciales, uno corresponde aun acero DIN 1.3243, obtenido por colada continuay el otro es un acero DIN 1.3294 pulvimetalúrgico.Ambas calidades fueron suministradas, en estadode recocido en redondos de diámetro 32 mm. Lacomposición química, expresada como porcentajeen peso, de las dos calidades de acero estudiadasse muestra en la tabla 1.

A partir de cada uno de los tochos de material enestado de suministro, se realizó el correspondientetratamiento térmico de temple y revenido, en unhorno de vacío (3.5 x 10-2 mbar), sobre las dos cali-dades de acero. Las condiciones de tratamientotérmico se indican en la tabla 2.

Se sometieron a tratamiento criogénico ambas ca-lidades de acero. Este tratamiento consiste en una

Tabla 1. Composición química de las calidades de acero (% en peso).

Tabla 2. Ciclo de tratamiento térmico.

empleando un durómetro EMCO, según se describeen la norma de ensayo UNE-EN ISO 6508-1.

Los ensayos de desgaste se llevaron a cabo medianteun tribómetro tipo pin-on-disk, empleando comopin una bola de alúmina de 4 mm de diámetro. Lacarga aplicada fue de 20N y para todos los ensayos seha utilizado una distancia total de recorrido de1500m con paradas cada 500m, en las que se registróla pérdida de volumen del disco, mediante un perfi-lómetro de contacto Veeco, frente a la distancia re-corrida. Los ensayos se realizaron, bajo condicionesde temperatura controladas (22ºC y 40% de humedadrelativa), tal como describe la norma ASTM G99.

A continuación, se determinó el coeficiente de des-gaste basado en la ecuación de Archard para eldesgaste adhesivo bajo condiciones de desliza-miento. Para ello y con la ayuda de los datos ante-riores (volumen perdido) se determinaron los coe-ficientes de desgaste, dividiendo la pendienteobtenida por ajuste lineal entre la carga normal a-plicada (20N).

La nomenclatura empleada en este trabajo es la si-guiente: Se indica en primer lugar la calidad de ace-ro, expresada como 1.3243 o 1.3294. A continua-ción, se añade la designación TR para indicarmaterial en estado de temple y revenido, y se a-compañará de una C cuando haya sido sometido atratamiento criogénico posterior.

Todos los ensayos se repitieron al menos 3 veces,bajo las mismas condiciones, para asegurar la re-petitividad de los resultados obtenidos.

3. Resultados y Discusión

3.1. Dureza

En la Fig. 1 se muestra la variación de dureza quese produce tras el tratamiento criogénico, para lasdos calidades de acero estudiadas.

Los valores de dureza obtenidos en ambos materia-les aumentan ligeramente cuando son criogeniza-dos. En concreto, en la calidad de acero DIN 1.3243se produce un aumento de dureza desde 64.2 HRChasta 65.7 HRC (1.5 HRC). Mientras, el mismo trata-miento criogénico produce un incremento de dure-za de 64.8 HRC hasta 65.8 HRC (1.0 HRC), en el aceropulvimetalúrgico. Esta mejora, puede ser atribuidamayoritariamente a la transformación de austenitaretenida en martensita aunque también puedecontribuir la precipitación de carburos microscópi-

cos homogéneamente distribuidos que se producea temperaturas criogénicas.

3.2. Análisis mediante MEB

Las micrografías obtenidas a 2500X, medianteMEB, del acero de calidad DIN 1.3243 con y sin tra-tamiento criogénico se muestran en la Fig. 2. Enambos casos se distinguen dos tipos de carburosesferoidales, unos de color blanco (marcados en uncirculo negro) y otros de color gris (señalados conuna flecha blanca).

El análisis de composición de estos dos tipos decarburos, mediante dispersión de rayos X, y los es-pectros obtenidos se muestran en la Fig. 3. Este a-nálisis, a pesar de ser semicuantitativo, permiteconfirmar que los carburos de color más oscuro(espectro 1) se corresponden con una composiciónbásicamente de V (carburos tipo MC) mientras quelos blancos (espectro 2) son carburos tipo M6C don-de M es mayoritariamente Fe, W y Mo.

Se realizó el estudio, para la calidad de acero DIN1.3243, de los dos tipos de carburos separadamen-te. Para obtener estos resultados se cuantificaronlos carburos tipo M6C y MC y se estableció el valordel diámetro medio como la medida de dos de susdiagonales, realizando dichas medidas en 6 cam-pos distintos de la probeta metalográfica. La figura4 muestra el porcentaje de carburos en función deldiámetro medio de partícula distinguiendo los dostipos de carburos, M6C y MC.

Se observa que en el acero de calidad DIN 1.3243 eltratamiento criogénico aumenta la cantidad de car-

Fig. 1. Resultados de dureza Rockwell C (HRC) para las calida-des de acero DIN 1.3243 y DIN 1.3294 con y sin tratamientocriogénico.


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2.500X, mediante MEB, para dicho acero sin y contratamiento criogénico se muestran en la Fig. 5. A-demás, se realizó el análisis de composición de losdos tipos de carburos que se observan en las imá-genes, obteniendo que los carburos de color oscurose corresponden con carburos tipo MC (básicamen-te de V) y los de color blanco son tipo M6C (mayori-tariamente de Fe, W y Mo).

Finalmente, se cuantificaron los carburos tipo M6Cy MC presentes en el acero de calidad DIN 1.3294con y sin tratamiento criogénico y se estableció sudiámetro medio. Las figuras 6 y 7 muestran el por-centaje de carburos en función del diámetro mediode partícula de los dos tipos de carburos, M6C y MC

buros y que, en general, tienen un menor tamaño.En el caso de los carburos tipo MC esta variación seproduce desde un tamaño medio en torno a 1 µm,presentes en un porcentaje de 11.7%, hasta un ta-maño de 0.5-0.6 µm en una proporción de 16.4%.

Por otro lado, el diámetro medio de los carburos tipoM6C varía, cuando se criogeniza el material, desde0.8-0.9 µm (9,6%) hasta 0.7-0.8 µm (10,7%). Además,en este caso se observa que tras el tratamiento crio-génico existe un menor porcentaje de carburos degran tamaño (diámetro medio mayor a 2.6 µm). Esteporcentaje disminuye desde 10.4% hasta 7.5%.

Se llevó a cabo el mismo estudio para el acero decalidad DIN 1.3294. Las micrografías obtenidas a

Fig. 2. Imágenes obtenidas mediante MEB para la calidad de acero DIN 1.3243 sin y con criotratamiento.

Fig. 3. Análisis de composición de los carburos (tipo MC y M6C) del acero de calidad DIN 1.3243.

antes y después de someter al material a criotrata-miento.

En el caso del acero DIN 1.3294 se observa que el ta-maño medio de los carburos tipo MC disminuye des-de 0.9-1.0 µm, presentes en un 12.9%, hasta 0.7-0.8 µmen un porcentaje superior al 14%. Mientras, los carbu-ro tipo M6C disminuyen su tamaño medio en mayormedida, esto es, desde 1.4-1.5 µm (10.4%) hasta 0.9-1.0µm (10.9%). Además, antes del criotratamiento existeun 4% de carburos tipo M6C de gran tamaño (diáme-tro medio mayor a 2.6 Ìm) que son prácticamente des-preciables cuando este material se criogeniza.

En general, en ambas calidades de acero, se obser-va que el tratamiento criogénico consigue precipi-tar un gran número de carburos más pequeños ymás uniformemente distribuidos.

3.3. Desgaste

La Fig. 8 muestra el volumen de material perdido,para las dos calidades de acero antes y después deltratamiento criogénico, en función de la distanciade deslizamiento recorrida.

Se observa que en ambas calidades de acero, el vo-

Fig. 4. Porcentajede carburos (MCy M6C) en funcióndel tamaño mediode partícula parala calidad de aceroDIN 1.3243 siny con tratamientocriogénico.


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misma calidad de acero sin tratar (1.3294TR). Sinembargo, cuando esta distancia aumenta desde1.000 hasta 1.500 m, el material criogenizado enambas calidades, aumenta su resistencia frente aldesgaste considerablemente.

Con la finalidad de mostrar en más detalle la mejo-ra que produce el tratamiento criogénico en ambosmateriales, se muestra el valor del coeficiente dedesgaste k en el tramo 1.000-1.500 m (Fig. 9). Se ob-serva claramente que el valor del coeficiente dedesgaste K, es mucho menor después de habercriogenizado los materiales estudiados. Además,

lumen perdido después del tratamiento criogénicose aproxima a una función lineal de pendiente prác-ticamente constante, mientras que en el materialsin criogenizar existe un aumento significativo de lapendiente, cuando la distancia de deslizamiento essuperior a 1.000 m.

Para una distancia de deslizamiento inferior a 1.000m se observa que el volumen perdido durante elensayo de desgaste es prácticamente igual antes ydespués del tratamiento criogénico, únicamente sepercibe una ligera disminución en el acero pulvi-metalúrgico criogenizado (1.3294 TRC), frente a la

Fig. 5. Imágenes obtenidas mediante MEB para la calidad de acero DIN 1.3294 sin y con criotratamiento.

Fig. 6. Porcentajede carburos (MC y

M6C) en funcióndel tamaño mediode partícula para

la calidad de aceroDIN 1.3243

sin tratamientocriogénico.

podemos destacar que dicho coeficiente disminu-ye 8 veces en el caso del acero de calidad DIN1.3243 y 11 veces en el caso del acero pulvimetalúr-gico, estableciendo por ello que en este acero la re-sistencia frente al desgaste mejora más que en elacero de calidad DIN 1.3243.

En ambas calidades de acero, la mejora del compor-tamiento frente al desgaste, conseguida con el tra-tamiento criogénico, puede ser explicada a partirdel estudio metalográfico realizado. Es decir, a tem-peraturas criogénicas se forman un gran número

de carburos de muy pequeño tamaño y uniforme-mente distribuidos que consiguen aumentar espec-tacularmente la resistencia frente al desgaste.

4. Conclusiones

Todos los resultados mostrados en este estudioson consistentes con las conclusiones alcanzadasen estudios previos acerca de tratamientos criogé-nicos, realizados sobre aceros de herramientas pa-ra trabajo en frío.

Fig. 8. Volumen de material perdido en función de la distancia recorrida para los aceros de calidad DIN 1.3243 y DIN 1.3294 con y sintratamiento criogénico.

Fig. 7. Porcentajede carburos enfunción del tama-ño medio de partí-cula para el aceroDIN 1.3243 tras elcriotratamiento.


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— Ambas calidades de acero se comportan del mis-mo modo frente al desgaste para una distanciarecorrida menor a 1.000 m, independientementede que hayan sido criogenizados. Sin embargocuando la distancia de deslizamiento es mayor a1.000 m las calidades de acero, DIN 1.3243 y DIN1.3294, sometidas a tratamiento criogénico pre-sentan una mayor resistencia frente al desgasteque antes de dicho tratamiento.

— El tratamiento criogénico consigue una mejorade la resistencia frente al desgaste mayor parael acero pulvimetalúrgico que para el acero decalidad DIN 1.3243.

— El mejor comportamiento frente al desgaste delos aceros estudiados lo ofrece el acero de cali-dad DIN 1.3294 después de haber sido criogeni-zado.

— El acero pulvimetalúrgico criogenizado presen-ta prácticamente el mismo comportamientofrente al desgaste, aún cuando se aumenta ladistancia de deslizamiento.

5. Agradecimientos

Trabajo financiado por la Consellería de Innova-ción, Industria y Comercio de Galicia a través delProyecto PGIDIT 06DPI163E.

6. Bibliografía

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Ponencia presentada en el XI Congreso Tratermat(Marzo 2008). Publicada con la autorización expre-

sa de la Dirección del Congreso y los autores.

Los resultados alcanzados en este trabajo permi-ten realizar las siguientes conclusiones:

— En general, el tratamiento criogénico mejora losvalores de dureza y resistencia frente al desgas-te de los aceros estudiados.

— Los aceros de calidad DIN 1.3243 y DIN 1.3294presentan un valor de dureza ligeramente supe-rior después de ser sometidos a tratamientocriogénico. Esta variación probablemente está a-sociada a la transformación de la austenita rete-nida en martensita y en menor medida a la pre-cipitación de carburos de muy pequeño tamañoque ocurre a temperaturas criogénicas (-196 ºC).

— En los aceros de calidad DIN 1.3243 y DIN 1.3294se observa que las temperaturas criogénicas con-siguen precipitar un gran número de carburosmicroscópicos, al tiempo que consiguen una dis-tribución más homogénea de dichos carburos.

Fig. 9. Coeficiente de desgaste, k, para las calidades de acero DIN1.3243 y DIN 1.3294 antes y después del tratamiento criogénico.

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Introducción

La gran familia de aceros inoxidables incluye un e-levado número de aceros de muy diferentes va-riantes de aleación. Tienen, todos ellos. un conte-nido en cromo mínimo de 12 por 100 (Cr 12%),como característica principal y común. El cromo(Cr) garantiza que, bajo condiciones oxidantes, seforme en la superficie del acero una capa de óxidode cromo muy estable extremadamente fina, imper-meable, y transparente: capa pasiva. De este modoel acero se transforma de un estado ¨activo¨ solu-ble a un estado ¨pasivo¨ insoluble. En estado pasi-vo el acero posee una elevada resistencia a la co-rrosión en medios oxidantes

Los aceros inoxidables martensíticos, por su rela-tivamente alto contenido de carbono, son los me-nos resistentes a la corrosión entre todo el grupode los aceros inoxidables; y, una de sus ventajas es

la de ser, los aceros inoxidables de más bajo pre-cio. Aceros perlíticos, en estado de recocido, sonsusceptibles de sufrir tratamiento térmico de tem-ple con el que se consigue una estructura marten-sítica.

Contienen en su composición química: cromo com-prendido, normalmente, entre 12 y 18 por 100 [Cr =(12 18%)]; carbono que varía entre 0,15 y 1,2 por100 [C = (0,15 1,20%)]; y, en algunos tipos de acerose les añade, también, níquel [Ni = (2,50 5%)].

En la tabla I se dan los análisis indicativos de losprincipales aceros inoxidables martensíticos segúnnormas UNE-EN –designación simbólica– y equiva-lencia con AISI. En la tabla II figuran, asimismo,los límites de composición química, –elementosprincipales– propiedades mecánicas aproximadas,en estado de recocido, y ejemplos de aplicaciónpráctica.

Algunas consideracionessobre el tratamiento térmicoy la soldadura de los acerosinoxidables martensíticosPPoorr MMaannuueell AAnnttoonniioo MMaarrttíínneezz BBaaeennaa yy JJoosséé MMªª PPaallaacciiooss RReeppaarraazz ((=))

Tabla I. Composición quí-mica de los principales a-ceros inoxidables marten-síticos.


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te austeníticas, se obtiene con un contenido decarbono del 0,60%. Carbonos más altos ocasionan,principalmente, un mayor número de carburos decromo (Cr23C6) libres, con lo cual se empobrece decromo la solución sólida austenítica.

Cuando disminuye el contenido de carbono en losaceros inoxidables martensíticos, se restringe, asi-mismo, el área de la austenita; y, en consecuencia,para obtener aceros endurecibles por temple se pre-cisan entonces menores contenidos de cromo. Estarestricción del contenido de cromo trae consigo elpeligro de que se pierda inoxibilidad en el acero co-rrespondiente, cuando el elemento cromo es infe-rior al 11 por 100 (Cr < 11%). Tiene que existir, portanto, un equilibrio entre ambos elementos: (1) con-tenidos de carbono y cromo suficientes para la for-mación de carburos; y (2) carbono y cromo suficien-tes en solución austenítica, para que después en eltemple se forme martensita lo más dura posible.

Hay que recordar que en los aceros inoxidablesmartensíticos, la formación de carburos de cromo(Cr23C6) lleva consigo un empobrecimiento de cro-mo en su masa matricial. Empobrecimiento que daorigen a una muy significativa debilitación de laresistencia a la corrosión.

TRATAMIENTO TÉRMICO

Los aceros inoxidables martensíticos presentan lasmismas variaciones alotrópicas que los aceros or-

Tabla 2.

Figura 1. Influencia del contenido de carbono (%) en las aleacio-nes hierro-cromo (Fe-Cr).

El níquel (Ni), elemento estabilizador de la austeni-ta, hace que los aceros inoxidables martensíticossean menos susceptibles al crecimiento del tama-ño de grano; y, por tanto, menos frágiles cuando seles realiza el tratamiento térmico de bonificado. Elníquel (Ni) facilita el temple del acero y origina, enel material templado, un aumento muy acusado dela resistencia a la corrosión, al mismo tiempo queincrementa sus características mecánicas. A talesaceros con adición de níquel [Ni = (2,5 ÷ 5%)] se lesconoce con el nombre genérico de: inoxidablesmartensíticos de temple suave.

El carbono (C), elemento gammágeno, cuando seincrementa su contenido en composición del ace-ro, hay que aumentar, al mismo tiempo, el conte-nido de cromo (Cr), elemento alfágeno. Al aumen-tar el contenido de carbono se amplía, asimismo,la zona de la austenita, por lo que se pueden, igual-mente, obtener aceros inoxidables de estructuramartensítica con contenidos más altos de cromo;p.e: aceros con el 17 por 100 (Cr = 17%) y 0,60 por100 de carbono (C = 0,60%).

En la figura 1. se puede observar la influencia quetiene el carbono en los aceros; inoxidables marten-síticos. El carbono desplaza el bucle gamma haciacontenidos mayores de cromo, ensanchando almismo tiempo, la zona de estructuras mixtas alfa-gamma; es decir, agranda la zona de la ferrita-aus-tenita. El desplazamiento máximo de la curva quelimita las aleaciones que se vuelven completamen-

Aplicaciones. Álabes de turbina, ejes de bomba, vál-vulas, camisas de pistones, rodamientos, cuchillos, ciza-llas, instrumental quirúrgico de calidad y sierras circu-lares para la industria alimentaria, etc.

dinarios de construcción mecánica; es decir, sonperlíticos en estado de recocido, y martensíticos enel estado templado. Por lo que el temple de los ace-ros inoxidables martensíticos es similar al de los a-ceros ordinarios, aunque las temperaturas de aus-tenización, como veremos más adelante, sonsustancialmente mayores, ya que están compren-didas entre 1.050 y 1.100 ºC.

Debido a su alto contenido en cromo (Cr 13%) latemplabilidad es elevada; consecuencia por la quese pueden templar, en ciertos casos, con enfria-miento en aire forzado o en gas a presión. El tiem-po de permanencia a la temperatura de austeniza-ción debe ser el mínimo, pero el suficiente paraobtener la mayor solución de carburos y evitar almismo tiempo la descarburación y el crecimientodel tamaño de grano.

El revenido ha de realizarse por debajo de 400 ºC,cuando se quiere obtener una importante dureza yuna muy aceptable resistencia a la corrosión. Atemperatura de revenido próximas a 600 ºC se ob-tiene una buena ductilidad, combinada con una re-sistencia media aproximada de 100 kgs/mm2 = 980MPa. Deben evitarse los revenidos en la zona detemperaturas comprendida entre 450 y 550 ºC, pa-ra impedir la precipitación de los carburos de cro-mo en los límites de grano que fragilizan muy mu-cho el acero y lo hacen susceptible a la corrosiónbajo tensión: fragilidad a los 475 ºC.

Los diagramas de equilibrio relacionan la estructu-ra de los aceros, que es función de la temperaturade enfriamiento y de los elementos de aleación,con el elemento base: hierro. Si comparamos eldiagrama ordinario hierro-carbono (Fe-C) –figuras2– con el diagrama hierro-cromo-carbono [Fe-Cr-C] –figura 3: corte vertical para un contenido de cromode 13,5 por 100 (Cr = 13,5%)–. El diagrama hierro-carbono (Fe-C) es relativamente simple: la zona co-rrespondiente a la solución sólida austenítica –zo-na A = zona de la austenita–, es muy amplia y porconsiguiente cualquier tratamiento térmico estágarantizado.

En los aceros inoxidables su alto contenido de cro-mo (Cr) dificulta seriamente el problema. En el dia-grama Fe-Cr-C se observa que la presencia de cro-mo lo complica, porque reduce considerablementela zona A: región austenítica. Todo tratamientoque consista en calentar el acero inoxidable a latemperatura de la zona austenítica A será, necesa-riamente, más difícil de realizar.

El diagrama Fe-Cr-C pone de manifiesto la comple-jidad del comportamiento de los aceros inoxida-bles al cromo (Cr), cuando se calientan a alta tem-peratura. Con carbonos comprendidos entre 0,08 y0,22 por 100 [C = (0,08 ÷ 0,22%)] el metal experi-menta durante el calentamiento de temple unatransformación parcial; la estructura que, normal-mente, presentan es mixta, compuesta de austeni-ta + ferrita (A + F). Cuando el carbono es superiorde 0,22 por 100 (C > 0,22%) los aceros inoxidables sevuelven martensíticos, por lo que aceptan los pro-cedimientos habituales de temple.

Según se puede observar en el diagrama parcial Fe-Cr-C –figura 3– hay un desplazamiento del puntoeutectoide E hacia contenidos más bajos de carbo-no, cuando al mismo tiempo se aumenta el conte-nido de cromo. Este hecho facilita que los acerosinoxidables martensíticos, con niveles de cromopróximos al 13,50 por 100 (Cr 13,50%) y contenidosiguales y superiores al 0,50 por 100 de carbono (C0,50%), actúen como verdaderos aceros clásicos alcarbono hipereutectoides, ya que presentan en es-tado de recocido una red de carburos análoga a lared de cementita (Fe3C), manifiesta en los acerosordinarios altos en carbono (C = 1,20%), y en esemismo estado.

Figura 2. Diagrama de equilibrio hierro-carbono (Fe -C).L = estado líquido; A = austenita; F = ferrita; Cm = cementita(Fe3C).


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esta primera etapa, se hace descender, de formacontrolada y rápida, la temperatura del horno jun-to con la del material hasta una temperatura pró-xima a 680 ºC. A tal temperatura hay luego untiempo de mantenimiento isotérmico, un mínimode 2 horas; que es el tiempo necesario para conse-guir la total descomposición isotérmica de la aus-tenita en perlita, ferrita y carburos de cromo. Fina-lizado ese tiempo de transformación isotérmica, seextrae el material del horno y se deja enfriar al airehasta la temperatura ambiente, sin que haya peli-gro de aparición alguna de restos de austenita.

Con el recocido isotérmico se obtienen durezas unpoco más elevadas, normalmente, comprendidasentre 200 y 250 Brinell [Dureza = (200 ÷ 250 HB)].

Cuando es preciso recuperar en el material, la es-tructura más adecuada para poder continuar cual-quier proceso de deformación plástica en frío, o biende mecanizado por arranque de viruta, es necesariorealizarle un recocido de ablandamiento. La tempe-ratura de tal recocido estará comprendida entre 750y 780 ºC; el tiempo aproximado de mantenimiento aesa temperatura será de 2 a 3 horas. Terminado elperiodo de calentamiento y empape total de calordel material, éste se enfría dentro del horno hasta al-canzar una temperatura próxima de 550 ºC; y, final-mente, se saca al exterior dejándolo enfriar en airehasta la temperatura ambiente. Con dicho recocidose obtienen durezas, normalmente, comprendidasentre 200 y 230 Brinell [Dureza = (200 ÷ 230 HB)].

Temple

Recordamos que el proceso de endurecimiento portemple se basa en los estados alotrópicos del hie-

Recocido

En el recocido se calienta el material a temperatu-ras relativamente altas [Tª = (870 ÷ 900 ºC)] dentrode la zona A, –zona austenítica del diagrama Fe-Cr-C:figura 3– durante un tiempo de mantenimiento a-proximado de 2 horas por cada 30 mm. de seccióntransversal del material en tratamiento. Acabadaesta primera etapa, sigue después el enfriamientocontrolado del material dentro del horno (20 ºC/ho-ra) hasta una temperatura próxima de 550 ºC; y, acontinuación, se le extrae del horno dejándolo en-friar en aire hasta la temperatura ambiente.

En el estado de recocido, la microestructura de losaceros inoxidables martensíticos está compuestade finos carburos globulares de cromo, embebidosen una masa matricial ferrítica; figura 4. La durezaque normalmente se alcanza está comprendidaentre 180 y 200 Brinell [Dureza = (180 ÷ 200 HB)].

Se pueden obtener parecidos resultados de dureza,con tiempos menores de tratamiento, si realiza-mos un recocido isotérmico. Para ello el acero secalienta a una temperatura por encima de la críticadel punto Ac1 [Tª = (830 ÷ 880 ºC)], permaneciendoel material un largo periodo de tiempo a esa tem-peratura: 2 horas por cada 30 mm. de espesor osección transversal del material. Después, acabada

Figura 3. Diagrama de equilibrio hierro-cromo-carbono (Fe-Cr-C).L = estado líquido; A = austenita; F = ferrita; C1 = carburos(Cr,Fe)4C; C2 = Carburos (Cr,Fe)7C3.

Figura 4. Estructura de recocido globular, constituida por finoscarburos de cromo distribuidos dentro de la masa matricial fe-rrítica (X 500). Acero X 40Cr13.

rro: (1) el hierro gamma (Fe γγ) estable a altas tem-peraturas que disuelve el carbono; y (2) el hierro al-fa (Fe αα) estable a bajas temperaturas que casi nodisuelve el carbono. Cuando el acero, por enfria-miento enérgico, pasa del estado austenítico al es-tado ferrítico [γγ →→ αα], el carbono queda atrapado enla red cristalina del hierro alfa (Fe αα) creando fuer-tes tensiones que endurecen el acero.

Como es sabido al hierro gamma (Fe γγ) con carbonodisuelto se le denomina austenita, y al hierro alfa(Fe αα) sobresaturado de carbono le llamamos mar-tensita. Así pues, la operación de temple consisteen calentar el acero en el dominio de temperaturasde la zona A –austenítica– del diagrama –ver figura3– y enfriarlo, enérgicamente, de tal manera que laaustenita se transforme en martensita.

En el diagrama de transformación en enfriamientocontinuo TEC, del acero inoxidable martensíticoX40Cr13 austenizado a 1.050 ºC, aparece un grupode curvas que representan el enfriamiento de laaustenita a diferentes velocidades; figura 5. En elextremo de cada curva se indica el valor de la dure-za alcanzado. Las curvas 1 y 2 corresponden a en-friamientos enérgicos en aceite. Hasta la tempera-tura de 215 ºC – punto Ms del principio de aparición de

la martensita– la masa matricial del acero estáconstituida de austenita inestable y de carburos nodisueltos (A + C). Con el enfriamiento hasta la tem-peratura del punto Mf –fin de la transformación mar-tensítica– la austenita se transforma y la estructurafinal de temple está formada, preferentemente,por martensita y carburos (M + C).

Para enfriamientos más lentos –curvas 3 a la 7–hay en el principio –a altas temperaturas– una preci-pitación de carburos [A + C + C1] en los límites degrano. La dureza baja ligeramente con el enfria-miento en aire forzado –curvas 3 y 4– y de una ma-nera más significativa con enfriamiento al aire li-bre y en calma: curvas 5, 6, 7.

Con enfriamientos moderadamente lentos detemple se puede producir un empobrecimiento lo-cal de cromo en el acero, –por precipitación de loscarburos de cromo– que ocasiona una bajada de laresistencia a la corrosión. Por lo que, a nuestromodo de ver, es prácticamente obligatorio hacer elenfriamiento de temple en aceite, excepto en a-quellas piezas de espesor y tamaño muy reduci-dos que, normalmente, se pueden templar en aireforzado. Después de un enfriamiento relativamen-te enérgico de la austenita, –temple– la estructuradel acero está constituida por una mezcla de mar-tensita, carburos de cromo y austenita retenida [M+ C + A]. Con enfriamientos muy lentos, –curvas 8,9 y 10– se atraviesa la zona [A + F + C] de recoci-dos.

La temperatura de temple debe ser tanto mayorcuanto mayor sea la dureza requerida y cuantomayor sea, también, el contenido de carbono del a-cero; –figura 6– sólo se ha de alcanzar la tempera-tura suficiente para conseguir una máxima solu-ción de los carburos. Naturalmente, a una durezamayor le corresponde una ductilidad inferior.

Revenido

Únicamente después del temple y del revenido delmaterial, éste es utilizable, ya que la martensitaformada en el temple es dura y frágil. Si se efectúa,a continuación del temple, un calentamiento pre-vio por debajo de la temperatura crítica del puntoAc1 –revenido– el acero templado se hace más dúc-til, al mismo tiempo, que se modifica muy sustan-cialmente su estructura. En la figura 7 se indicanlas curvas de revenido de distintos aceros inoxida-bles martensíticos templados. En tales curvas se

Figura 5. Diagrama de transformación en enfriamiento conti-nuo (TEC). Acero X 40Cr13.


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muestra la evolución de la dureza en función de latemperatura de revenido.

Cuando necesitamos durezas de uso relativamentebajas, aumentamos la temperatura de revenido;hecho éste que va en detrimento de la resistenciamecánica y en detrimento, también, de la resisten-cia a la corrosión. El intervalo crítico de temperatu-ras comprendido entre los 450 y 550 ºC representala zona de fragilidad y la de más baja resistencia ala corrosión a la que, normalmente, están expues-tos los aceros inoxidables martensíticos –figura 8–;circunstancia ésta por la cual se ha de evitar reve-nir los aceros inoxidables martensíticos en ese in-tervalo de temperaturas:

• Revenido a temperaturas comprendidas entre 180 y250 ºC. Se realiza cuando se pretende conservarla dureza, y la resistencia a la corrosión máxi-mas. Dominio de temperaturas de revenido sufi-ciente para disminuir las tensiones de temple;sin provocar cambios, aparentemente, sensibles

Figura 6. Temperatura ideal de temple con la que se obtiene lamáxima dureza. Acero X 40Cr13.

Figura 7. Evolución de los perfilesde dureza de 7 clásicos aceros ino-xidables martensíticos, según latemperatura de revenido.

en el material. Con estas temperaturas de reve-nido, y durezas muy próximas a las de temple, seobtiene en el acero la más alta resistencia al des-gaste combinada con una relativa resiliencia. Es,también, la estructura más favorable para unamuy buena resistencia a la corrosión, ya que es,en estado de temple, cuando se encuentra la ma-yor cantidad de cromo disuelto en la matriz mar-tensítica dura; figura 9.

• Revenido a temperatura próxima a 350 ºC. Para loscasos en que se desea obtener una dureza relati-vamente alta [HRC = (45 ÷ 53)] y cierta tenacidad.

• Revenido a temperaturas superiores a 550 ºC. Modi-fica profundamente las características del acero.Esta práctica se realiza cuando interesa alcanzarresistencias, en las piezas o elementos mecáni-cos, alrededor de los 100 y 130 kgs/mm2 [R = (110∏130) kgs/mm2 = (1.070 ÷ 1.275) MPa], además, deuna muy buena tenacidad.

Figura 8. Grado de reducción de la resistencia a la corrosión enfunción de la temperatura de revenido. Acero X 40Cr13.

Figura 9. Perfiles de dureza y de resistencia a la corrosión enfunción de la temperatura de temple. Acero X 40Cr13.

Figura 10. Influencia de la temperatura de revenido sobre la co-rrosión [solución de ácido acético al 5% a 70 ºC]. Acero X 40Cr13.

Como ya varias veces se ha indicado, en el revenidode los aceros inoxidables martensíticos se presentauna zona de fragilidad creciente en el rango de tem-peraturas comprendido entre los 370 y 590 ºC; fragi-lidad ésta que es, particularmente, manifiesta en laspiezas revenidas a temperaturas comprendidas en-tre 450 y 550 ºC. Fenómeno que recibe el nombre de¨fragilidad a los 475 ºC¨. Se debe evitar, por ello, re-venidos en esa franja de temperaturas [Tª = (450 ÷550 ºC)], ya que en dicho intervalo es muy difícil res-petar estrictamente determinados valores tecnoló-gicos que, además, hacen disminuir muy sustan-cialmente la resistencia a la corrosión; figura 10.

En los aceros inoxidables martensíticos son difíci-les las operaciones tecnológicas de puesta en for-ma en frío, tanto por deformación plástica comopor mecanizado con arranque de viruta, debidoprincipalmente a la alta resistencia que provoca elelemento cromo en el acero. El mecanizado por a-rranque de viruta se realiza, relativamente, mejorsobre el acero ya bonificado –temple + revenido alto–más que en estado de recocido. Para operacionesde deformación y estampación en frío es obligato-rio y siempre aconsejable, el tratamiento térmicode recocido globular.

SOLDADURA

Los aceros inoxidables se pueden soldar, en lapráctica, con los mismos métodos que se emplean


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No obstante, debido a las diferencias metalúrgicasy físicas, que existen entre las aleaciones inoxida-bles y los aceros ordinarios de construcción mecá-nica –aceros de construcción aleados y al carbono–, hayque hacer algunas observaciones sobre la soldadu-ra de los aceros inoxidables:

• Es esencial que se sigan ciertas pautas para pre-venir la corrosión en la soldadura y áreas adya-centes. Inevitables zonas afectadas térmicamen-te [ZAT]*.

para los aceros ordinarios de construcción mecáni-ca. Los procedimientos más comúnmente emplea-dos son la soldadura al arco con electrodos: TIG yMIG –figuras 11 y 12–; en otros casos se utilizan, a-simismo, distintas técnicas de soldeo como son:plasma, arco sumergido, por resistencias, etc; tabla10.III. La soldadura oxiacetilénica no es aconseja-ble aplicar.

Figura 11. Procedimiento de soldadura TIG.

Figura 12. Procedimiento de soldadura MIG.

• Es deseable mantener unas propiedades mecáni-cas óptimas en la unión soldada.

• Hay que aplicar procedimientos de soldeo enca-minados a disminuir al máximo los problemas delas deformaciones por la concentración de calor.

Tabla III. Procedimientos de soldadura que normalmente se a-plican a los aceros inoxidables en general.

* ZAT = zona afectada térmicamente. Zona correspon-diente al metal base, que ha permanecido durante ciertotiempo en el rango de temperaturas en el que se puedenproducir, ocasionalmente, algunas modificaciones es-tructurales. Durante la soldadura de los aceros inoxida-bles se precipitan en la zona afectada elementos intersti-ciales –carburos o nitruros–. También pueden formarsefases intermetálicas muy perjudiciales: particularmente,la fase sigma (σσ).

Una diferencia muy importante entrelos aceros inoxidables y los aceros fi-nos de construcción mecánica –acerosde media y baja aleación y aceros al car-bono– es la conductibilidad térmica. Enlos aceros inoxidables la conductibili-dad térmica es, en algunos casos, a-proximadamente la mitad que la delos aceros finos de construcción me-cánica; tabla IV.

La tabla V reúne algunos datos sobrelos principales aceros inoxidablesmartensíticos al cromo, además, deindicaciones sobre la técnica de sol-deo más idónea incluyendo, al mismotiempo, los metales de aporte que sonmás adecuados. Particularmente, estees un grupo de aceros de soldabilidad,ciertamente, muy limitada. Los ries-gos de que se produzca una eventualfisuración en frío de la zona soldada,aumenta con el contenido de carbonoen el acero.

La austenita existente en la zona a-fectada térmicamente (ZAT) del me-tal base se transformará siempre enmartensita, en el caso de enfriarse alaire, por cuanto que la transforma-ción de la austenita en perlita y enbainita se retasa debido al alto conte-nido en cromo. La figura 13 muestrael diagrama TTT de un acero con uncontenido de 12 por 100 (Cr = 12%) ycarbono de 0,13 por 100 (C = 0,13%).Las curvas 1, 2, y 3 indican los rangosa los que, normalmente, se enfría elcordón de soldadura en el caso práctico de solda-dura al arco abierto. Como consecuencia del altocontenido en cromo del acero base la transforma-ción perlítica, durante la cual se separan ferrita y

carburos de los cristales, no empieza hasta des-pués de un largo periodo de tiempo de enfriamien-to. Esto hace que el cordón de soldadura y la zonaafectada térmicamente (ZAT) sufran siempre una

Tabla IV. Propiedades físicas a tener en cuenta en los procesos de soldadura.

Tabla V. Aceros al Cr martensíticos. Técnicas de soldadura y metales de aporte.


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de carbono no sobrepase y/o sea inferior al 0,15 por100 (C 0,15%).

El hidrógeno (H) es otro factor que ejerce una in-fluencia desfavorable sobre la soldadura; en pre-sencia de martensita –de naturaleza siempre frágil–altos contenidos de este elemento (H), presentesen el conjunto soldado, producen una elevada fra-gilización en frío.

Los aceros inoxidables martensíticos al cromopueden ser soldados, indistintamente, con metalesde aporte de la misma composición del metal base,o bien de otra composición. En las tablas antes in-dicadas se dan, al mismo tiempo, algunas reco-mendaciones sobre las técnicas de soldadura y losmateriales de aporte más adecuados.

En los casos donde se utiliza metal de aporte de lamisma composición o similar al del metal base, suestructura en la zona afectada térmicamente (ZAT)está compuesta, normalmente, por martensita y deferrita delta (δδ) con pequeñas trazas de austenitaretenida. Característica ésta por la cual se obtienenvalores de alargamiento y de impacto bajos, cuan-do dicho material se somete a un recocido post-sol-dadura a temperatura próxima a los 750 ºC.

Hay que hacer, al mismo tiempo, una advertenciasobre el empleo de los materiales de aporte decomposición austenítica cuando se sueldan ace-ros inoxidables martensíticos:... ¡¡ los recocidospost-soldadura, a temperaturas comprendidas entre700 y 750 ºC, pueden causar la fragilización del metalde aporte –de composición austenítica– en la zona desoldadura !!...

En los aceros martensíticos con níquel [Ni = (1 ÷6%)], una importante ventaja, frente a los acerosinoxidables martensíticos al cromo, es su buenasoldabilidad. La soldabilidad de este grupo de ace-ros se caracteriza, básicamente, por tres propieda-des fundamentales:

• La formación de martensita tenaz, de alto níquely bajo carbono, en la zona afectada térmicamen-te (ZAT) y en cordón de soldadura. Circunstan-cias que reduce sustancialmente la tendencia defisuración en frío del conjunto soldado.

• El bajo contenido de ferrita delta (Fe δδ) que se al-canza, por lo cual queda eliminada la posibilidady tendencia al crecimiento del tamaño de granodurante la operación de soldadura.

transformación martensítica; al menos que no serealice un calentamiento previo a una temperaturapor encima de la temperatura de transición mar-tensítica; temperatura, aquélla, que se situará en-tre 360 y 420 ºC. En el caso de las curvas 1 y 2 latransición martensítica no se lleva a cabo al com-pleto, observándose a temperatura ambiente pe-queñas trazas de austenita retenida: entre 2 y 6%.

En los trabajos de soldadura, a mayor contenido decarbono la dureza se incrementa muy mucho, se-gún podemos observar en el siguiente cuadro:

Figura 13. Diagrama TTT de transformación isotérmica. AceroX 13Cr13.

Llegando a este punto, deberían eliminarse las u-niones de soldadura donde fuera posible. Si consi-deramos el incremento de dureza que se produceen la soldadura de los aceros inoxidables marten-síticos, en función del contenido al carbono, resul-ta fácil comprender entonces su pobre y dificultosasoldabilidad.

Por lo anteriormente expuesto, resulta comprensi-ble que en la práctica se utilicen particularmenteaceros al cromo (Cr) martensíticos cuyo contenido

Tabla VI. Aceros al Cr-Ni martensíticos de temple suave. Técni-cas de soldadura y metales de aporte.

En vista de tales propiedades, es aconsejable el usoexclusivo de las técnicas de soldadura indicadasen la tabla VI. Tabla en la que se incluyen, asimis-mo, algunas indicaciones referentes a la composi-ción química de los aceros más típicos del grupo yotras relacionadas con los materiales de aporte.

La naturaleza del tratamiento térmico es la principalvariable que influye en las propiedades del materialsoldado. La martensita dúctil con un alto contenidoen níquel (Ni 3,5%), presenta una muy importantepeculiaridad metalúrgica: la formación de austenitafinamente dispersa; hecho que ocurre cuando se rea-liza, en el material correspondiente, el tratamientotérmico pots-soldadura a temperaturas un poco su-periores a 580 ºC. Este fenómeno permite incremen-tar los valores de resiliencia y tenacidad en los meta-les de aporte o de soldadura (13/4) alcanzándose,asimismo, los máximos –de resiliencia y tenacidad– enel caso de que se realice el tratamiento térmico pots-soldadura –revenido– a una temperatura comprendi-da entre 600 y 630 ºC.

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• Posibilidad de sensibilización por hidrógeno (H)de la masa matricial martensítica. La fisuraciónen frío por el hidrógeno puede ocurrir cuando lacantidad de hidrógeno difusible es muy alta (H >5ml/100grs.)


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SEPTIEMBRE

Nº Especial TRATERMAT (Pamplona).

XII Congreso Nacional de Tratamientos Térmicos y de Superficie.

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