Tratamiento térmico de aceros de media aleación

Salazar García, César Antonio (2021) Tratamiento térmico de aceros de media aleación. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La industria automotriz en México es madura, dinámica y está en continuo crecimiento. Debido a esto existe una constante colaboración entre la academia y la industria para generar mayor conocimiento en los diferentes procesos de manufactura de los componentes automotrices. Estos procesos van desde la fundición del acero, forjados, mecanizados y tratamientos térmicos, entre otros. Todos estos procesos tienen como fin lograr que el componente cumpla con los requerimientos necesarios para que tenga un buen desempeño en campo. La mayoría de los componentes son fabricados a partir de aceros aleados, aceros al carbono de baja y media aleación. La característica sobresaliente de los aceros, la cual los convierte en materiales de ingeniería más ampliamente usados es la habilidad de ajustar sus propiedades mecánicas en un amplio rango a través del uso de tratamientos térmicos controlados. Un tratamiento térmico se puede definir como una combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento, en tiempos determinados con el fin de obtener las propiedades mecánicas deseadas y han sido utilizados desde tiempos muy antiguos (año 700 a.C. aprox.) ayudando a la humanidad a alcanzar su nivel de desarrollo como se le conoce hoy en día. El conocimiento pleno de la relación que existe entre las variables involucradas en un tratamiento térmico (tiempo, temperatura, composición química y microestructura previa) y las propiedades mecánicas finales del material han sido objeto de estudio a lo largo de muchos años ya que teniendo un entendimiento pleno en estas relaciones es posible obtener un material con las propiedades mecánicas óptimas para su aplicación. En el presente trabajo se estudió un acero AISI 4140, el cual es un acero de media aleación altamente usado en la manufactura de componentes automotrices debido a sus propiedades de alta templabilidad y su relativo bajo costo. Para estudiar la relación que existe entre las variables involucradas en un tratamiento térmico y las propiedades mecánicas finales en este tipo de aceros se le trato térmicamente mediante temple y revenido en horno convencional y temple por inducción. En una primera etapa de experimentación se estudió el efecto de la temperatura y tiempo en procesos de temple y revenido llevados a cabo en horno mediante la obtención de parámetros de Hollomon-Jaffe para diferentes medios de temple (agua, aceite y solución de agua-polímero). En una segunda etapa de experimentación se estudió el efecto en las propiedades mecánicas de diferentes condiciones previas (normalizada, recocida, templada en agua, aceite y solución de agua-polímero) a un tratamiento de temple llevado a cabo por calentamiento por inducción. Con la experimentación llevada a cabo en este estudio fue posible evaluar la relación entre los parámetros de tiempo-temperatura y microestructura previa del material con las propiedades mecánicas finales obtenidas en el acero AISI 4140 cuando se le trata térmicamente por tratamiento de temple y revenido en horno y temple por inducción los cuales son altamente utilizados en la actualidad para la manufactura de aceros con aplicaciones automotrices.

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