Efecto de la temperatura en austenización simple y doble del tratamiento térmico convencional del acero para herramientas AISI D2 sobre la microestructura, dureza y tenacidad
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Date
2019-12
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
Se estudió el efecto de la temperatura sobre la microestructura, la dureza y tenacidad en la
entalla con muesca en U del acero AISI D2 tratado térmicamente en ciclos térmicos
correspondientes a Austenización Simple a 850°C, 950°C y 1100°C y Doble Austenización
a 850-850°C, 850-950°C, 850-1100°C, 950-850°C, 950-950°C, 950-1100°C, 1100-850°C,
1100-950°C y 1100-1100°C. Se prepararon probetas prismáticas de 0.6 x 0.6 x 5.5 cm que
fueron tratadas térmicamente en un Dilatómetro Serie L75 Premium, el control de las
temperaturas y las velocidades de enfriamiento del ciclo térmico se realizó mediante el
software del dilatómetro. Posteriormente se prepararon las probetas bajo la norma ASTM E-
23 para el ensayo Charpy con muesca en U y donde se midieron la dureza en HV20 bajo la
norma ASTM E 92. Bajo la norma ASTM E-93 se prepararon probetas para análisis
metalográfico y se determinó el tamaño de grano haciendo uso de microscopia óptica en una
primera etapa se determinó una malla representativa de las áreas del grano metálico con el
software CorelDRAW x7, posteriormente se determinó las áreas mediante Imagen Pro Plus
en función a la escala de la fotomicrografía. Se ajustaron las áreas a un modelo de Lognormal
con el software Origin 2018 determinando así la distribución normal de las áreas y
el diámetro de grano ASTM, de acuerdo a la norma ASTM E-112. Los resultados
determinaron que la temperatura de austenización simple incrementó la dureza
significativamente de 222.25 HV20 (850°C) a 302.13 HV20 (1100°C) en doble
austenización, los valores se elevaron de 213.5 HV20 (850-850°C) a 405.63 HV20 (1100-
1100°C) determinando un efecto significativo en la temperatura de primera temperatura de
austenización. La tenacidad a la entalla KVC (J/cm2) con muesca en U disminuyó a medida
que se incrementó la temperatura en austenización simple y doble austenización, para la
Simple disminuye de 12.43 J/cm2 a 5.67 J/cm2 y para la doble se tienen los resultados de hasta 14.66
J/cm2 como máximo y de 4.71 J/cm2 como mínimo. Por otro lado se confirmó el incremento
de la disolución de carburos aumentando el número de grano ASTM. El tratamiento de doble
austenización permitió la disolución de carburos de la aleación durante el primer tratamiento,
mientras que la segunda austenización a bajas temperaturas dio un grano más fino de la
austenita, aumentando el número ASTM porque los carburos no disueltos proporcionan
abundantes sitios de nucleación para la austenita y durante el segundo tratamiento de
austenización promueve el tamaño de grano más fino.
Description
The effect of temperature on microstructure, hardness and toughness on the U-noted notch
of heat-treated AISI D2 steel was studied in thermal cycles corresponding to Simple
Austenization at 850°C, 950°C and 1100°C and Double Austenization at 850-850°C, 850-
950oC, 850-1100°C, 950-850°C, 950-950°C, 950-1100°C, 1100-850°C, 1100-950°C and
1100-1100°C. Prismatic specimens of 0.6 x 0.6 x 5.5 cm were prepared and heat treated on
an L75 Series Premium Dilatometer, temperature control and cooling speeds of the thermal
cycle was performed using the dilatometer software. The specimens were subsequently
prepared under ASTM E-23 for the Charpy U-not test and where the hardness was measured
in HV20 under ASTM E 92. Under ASTM E-93, samples were prepared for metallographic
analysis and grain size was determined using optical microscopy in a first stage a
representative mesh of the metal grain areas was determined with CorelDRAW x7 software,
Areas were subsequently determined using Pro Plus Image based on the scale of the
photomicrograph. Areas were adjusted to a Log-normal model with Origin 2018 software,
thus determining the normal distribution of areas and ASTM grain diameter, in accordance
with ASTM E-112. The results determined that the simple austenization temperature
increased the hardness significantly from 222.25 HV20 (850°C) to 302.13 HV20 (1100°C)
in double austenization, values rose from 213.5 HV20 (850-850ºC) to 405.63 HV20 (1100-
1100°C) determining a significant effect on the first temperature of austenization. The
tenacity at the KVC notch (J/cm2) with U notch decreased as the temperature in single and
double austenization austenization was increased, for the Simple decreases from 12.43 J/cm2
to 5.67 J/cm2 and for the double the results of up to 14.66 J/cm2 maximum and 4.71 J/cm2 at
least. On the other hand, the increase in carbid solution was confirmed by increasing the
number of ASTM grain. The double austenization treatment allowed the dissolution of alloy
carbides during the first treatment, while the second austenization at low temperatures gave
a finer grain of austene, increasing the ASTM number because the carbides did not dissolved
sites provide abundant nucleation sites for austeenite and during the second austenization
treatment promotes the finest grain size.
Keywords
Austenización; microestructura; dureza