Estudio de la resistencia, la ductilidad y el desgaste de aceros colados de alto silicio, tratados térmicamente por temple y partición, Q&P

Abstract

Los aceros Q&P, por quenching and partitioning o temple y partición, son aceros de alto silicio, tratados térmicamente para obtener microestructuras mixtas de alta resistencia mecánica y buena ductilidad. Usualmente, este tratamiento térmico se realiza en aceros laminados en caliente, en los que la distribución de aleantes se considera relativamente uniforme en toda la pieza (sin segregación a escala macro-o micro-), lo que influye en el tratamiento térmico posterior, Q&P o cualquier otro. El objetivo del trabajo en este proyecto final de carrera, es estudiar las propiedades mecánicas y tribológicas, de aceros colados de alto silicio, tratados mediante Q&P. Esta necesidad o interés deriva del hecho que la estructura en piezas obtenidas a partir de un proceso de colada presenta segregación (diferencia de composición química punto a punto de la pieza), lo que necesariamente influye en la cinética de transformación en el tratamiento térmico. Por lo tanto, en este trabajo, se pretende estudiar el alcance de este efecto, y su relación con las propiedades mecánicas y tribológicas. Para realizar el tratamiento térmico Q&P se utilizaron un horno eléctrico de alta temperatura (hasta 1100 ºC), dos hornos de sales fundidas (para temperaturas entre 160 y 400 ºC) y una cuba calefaccionada con aceite para temple, para temperaturas por debajo de 160 ºC, ya que por debajo de esa temperatura las sales comienzan a solidificar. Se caracterizaron las microestructuras resultantes mediante microscopía óptica, electrónica de barrido (SEM), fluorescencia de rayos X por energía dispersiva (EDS) y difracción de rayos X (DRX). Las propiedades mecánicas se evaluaron mediante ensayo de dureza y ensayo de tracción, mientras que la resistencia al desgaste se midió con dos ensayos de abrasión, el pin on disk y el de rueda de goma y arena seca. Las microestructuras obtenidas presentaron, en mayor o menor medida, martensita (αM), bainita y austenita retenida (γR), logrando algunas de ellas muy buenas propiedades mecánicas, con variantes que alcanzaron una resistencia a la rotura mayor a 1890 MPa, combinado con una ductilidad superior al 13 %. La resistencia al desgaste del Q&P también resultó elevada, lo cual es consecuencia de una mezcla muy fina de fases dúctiles y otras de mayor resistencia. Esto combina entonces alta dureza con muy buena capacidad de deformación, siendo esta última una propiedad muy importante a considerar en un evento de abrasión.