Austempering en dos etapas de aceros bainíticos colados de alto silicio.

Abstract

Los aceros bainíticos libres de carburos presentan excelentes combinaciones de resistencia y tenacidad. Sin embargo, su aplicación en piezas coladas se ve limitada por la microsegregación química inherente al proceso, la cual genera una distribución microestructural heterogénea y promueve la retención de una significativa cantidad de austenita. Con el objetivo de resolver este problema, este proyecto evalúa el tratamiento de austempering en dos etapas sobre un acero de alto silicio (aprox. 2% en peso). La metodología consistió en aplicar una primera etapa de austempering a 330 °C por 90 minutos, garantizando el estado de reacción incompleta, seguida de una segunda etapa a 230 °C, con tiempos de mantenimiento de hasta 48 horas. Mediante microscopía óptica, SEM, DRX y medición de dureza Rockwell C, se observó que la adición de silicio logró inhibir la precipitación de carburos durante la primera etapa, evidenciándose la formación progresiva de carburos en los tratamientos prolongados. La segunda etapa de austempering reactivó la transformación selectivamente en las zonas segregadas (LTF), consumiendo la austenita retenida del tipo blocky para formar ferrita bainítica secundaria más fina. Se estima que la reacción bainítica alcanzó su máximo grado de avance a las 8 horas de tratamiento. Posteriormente, el fenómeno de auto-revenido promovió la difusión del carbono desde la ferrita bainítica hacia la austenita residual, alcanzándose un pico máximo de dureza a las 24 horas, originado por el balance entre el refinamiento microestructural, la precipitación secundaria y el enriquecimiento austenítico. Finalmente, se concluye que un tiempo de segunda etapa de 24 horas optimiza la dureza del material, mientras que la extensión del ciclo a 32 y 48 horas provoca su sobreenvejecimiento. Esta degradación genera una severa caída de la macrodureza, la cual se atribuye a la recuperación térmica de la ferrita bainítica, el agotamiento del carbono en solución y la coalescencia de los carburos precipitados.