Influencia del tratamiento térmico sobre la evolución de los carburos y los precipitados de borde de grano en el acero 5160H

Abstract

Resumen: El objetivo de este trabajo es investigar el efecto de las condiciones del tratamiento térmico de temple y revenido sobre la evolución de los precipitados de borde de grano y la relación de este cambio con las propiedades mecánicas del acero 5160H. Para alcanzar este logro, se ejecutaron tratamientos térmicos de temple utilizando tres temperaturas de austenización cinco tiempos de sostenimiento y tres medios de enfriamiento. Posteriormente se realizaron tratamientos de revenido utilizando cinco temperaturas. Se efectuaron medidas de dureza, tenacidad y resistencia máxima. La composición química se estudió usando espectroscopia de emisión óptica (OES), la microestructura por medio de microscopía electrónica de barrido (SEM) y los precipitados mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Los resultados muestran la presencia de precipitados de cementita, silicio, aluminio y precipitados complejos que contienen elementos microaleantes (Nb, Ti, V). La diferencia en la composición química, el incremento de la temperatura de austenización de 850ºC a 1000ºC y el incremento del tiempo de sostenimiento de 5 a 30 minutos modificaron la cantidad, el tamaño la morfología y las fases de los precipitados de borde de grano durante el proceso térmico. Las mejores propiedades mecánicas se obtuvieron en la aleación que tiene bajo contenido de elementos microaleantes combinado con la mayor temperatura de austenización de 1000ºC y el mayor tiempo de sostenimiento de 30 minutos durante el proceso de temple. Los resultados obtenidos con respecto a la temperatura de revenido son los típicos de los aceros de baja aleación y alto carbono

Abstract: The objective of this work is to investigate the effect of heat treatment conditions of quenching and tempering on the evolution of grain boundary precipitates and the relationship of this change to the mechanical properties of steel 5160H. Quenching heat treatments were carried out using three austenitizing temperatures, five holding times and three quenchants. Subsequently tempering treatments were conducted using five temperatures. Hardness, toughness and tensile strength measurements were made. The chemical composition was studied using optical emission spectroscopy (OES), the microstructure using scanning electron microscopy (SEM) and grain boundaries precipitates by transmission electron microscopy (TEM). The results showed the presence of cementite, silicon, aluminum and complex precipitates containing microalloying elements (Nb, Ti, V). The difference in chemical composition, increasing austenitizing temperature from 850°C to 1000°C and increasing the holding time from 5 to 30 minutes modified the amount, size, morphology and phase of the grain boundaries precipitates during heat treatments. The best mechanical properties were obtained in the alloy having low content of microalloying elements combined with higher austenitizing temperature of 1000°C and greater holding time of 30 minutes during the quenching process. The results achieved with respect to the tempering process were typical of low alloy and high carbon steels