ACERO AISI 4140

INTRODUCCION

En el presente trabajo se da a conocer el proceso realizado para la caracterización estructural de un de un acero AISI 4140, desde su preparación metalográfica; corte, montado, desbaste, pulido, ataque químico e identificación de la microestructura revelada. Cada uno de estos pasos del proceso se llevaron a cabo en el Laboratorio de Pruebas y Ensayos del Instituto Tecnológico de Saltillo.

El acero es un material relativamente fácil para caracterizar, sin embargo, se deben de tomar en cuenta ciertas características y cuidados para lograr obtener una muestra metalográfica correctamente caracterizada, de lo contrario, no se podrá llegar a los resultados esperados o los mismos serán de una baja calidad.

En general, en el presente trabajo, se lograran identificar y describir cada uno de los pasos a seguir para la correcta caracterización de una muestra de acero AISI 4140.

Los cuidados de higiene y seguridad serán abordados, así como, el uso del instrumental de laboratorio, su cuidado y trato hacia la pieza.

Los pasos realizados, los métodos utilizados, así como, las conclusiones plasmadas y definidas en este trabajo son producto de una base teórica fundamentada en el salón de clases y llevada a la práctica bajo la estricta y adecuada supervisión del docente a cargo.

El proceso de preparación de la muestra, corte, pulido y ataque es un proceso que necesita tiempo y dedicación, debe ser llevado a cabo con paciencia para poder garantizar un trabajo de gran calidad, y de igual manera, un alto grado de veracidad en los resultados obtenidos.

II MARCO TEORICO

2.1 Acero

Se reserva el nombre de acero a las aleaciones hierro – carbono de entre un 0,008% y 2,11% en peso de carbono, aunque en la práctica ésta concentración raramente excede del 1%. Cuando el porcentaje supera al 2,11% y hasta el 6.67% en peso de carbono la aleación recibe el nombre de fundición.

Para identificar un acero, hay que tener en cuenta los aleantes que posee y la cantidad de los mismos. Según IRAM, la forma de identificarlos es mediante un código de cuatro números en el cual los primeros dos indican los aleantes (no carbono) y el segundo par indica el porcentaje de carbono. En el caso de un acero con más de un 0,99% de carbono el código se extiende a cinco números en el cual los últimos tres representan la cantidad de carbono.

Códigos de identificación de las series de aleación para aceros, según los métodos IRAM - SAE - AISI:

10xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto y Bessemer ácidos.

11xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto y Bessemer ácidos, azufre alto, fósforo bajo.

12xx Aceros al carbono: básicos de hogar abierto, azufre alto, fósforo alto.

13xx Magnesio 1,75.

40xx Molibdeno 0.2 o 0.25.

41xx Cromo 0.5, 0.8 o 0.95 y molibdeno 0.12, 0.2 o 0.3.

43xx Níquel 1.83, Cromo 0.5 o 0.8 molibdeno 0.25.

44xx Molibdeno 0.53.

46xx Niquel 0.85 o 1.83 molibdeno 0.2 o 0.25.

47xx Níquel 1.05, cromo 0.45 y molibdeno 0.2 o 0.35.

48xx Níquel 3.5 y molibdeno 0.25.

50xx Cromo 0.4.

51xx Cromo 0.8, 0.88, 0.93, 0.95 o 1.

5xxxx Carbono 1.04 y cromo 1.03 o 1.45.

61xx Cromo 0.6 o 0.95 Vanadio 0.13 o 0.15 mínimo.

86xx Níquel 0.55, cromo 0.5 y molibdeno 0.2.

87xx Níquel 0.55, cromo 0.5 y molibdeno 0.25.

88xx Níquel 0.55, cromo 0.5 y molibdeno 0.35.

92xx Silicio 2.0.

94bxx Níquel 0.45, cromo 0.4 y molibdeno 0.12 y boro 0.0005 mínimo.

En este caso, el acero AISI 4140, fue obtenido mediante el procesamiento en un horno eléctrico y luego laminado en caliente, procesos que se describen a continuación.

2.1.2 Horno de Arco Eléctrico

El horno de arco eléctrico puede tener revestimiento ácido o básico. El revestimiento del fondo no participa en el proceso de refinación: sirve como recipiente del metal fundido. El casco del horno de arco eléctrico está hecho con planchas de acero soldadas o remachadas que forman una estructura reforzada por viguetas o piezas moldeadas. Esta montado en balancines que permite inclinar el horno para la colada. El horno común tiene dos puertas una para la carga opuesta al caño de colada y otra para el trabajo situada a 90 grados entre ambas. El sistema de electrodos más usado es el de Heroult que consiste de tres electrodos y tres fases con un solo transformador. El horno tiene un revestimiento de ladrillos de magnesita que cubre todo el fondo y las paredes hasta más arriba de la sección expuesta a la escoria. Las paredes del horno eléctrico pueden ser de un material ácido o básico, las que se usan en la industria nacional son ácidas ya que el mineral de hierro, que en su mayoría proviene de Brasil, también es ácido. Por encima del nivel a que llega la escoria, las paredes suelen ser de ladrillos de sílice o de magnesita con forro de metal. El techo es un domo de ladrillos de sílice con tres aberturas de 50 cm para los electrodos. Hoy en día se construyen hornos eléctricos con techo oscilante, que permite la colocación de la carga por arriba. Los electrodos suelen ser de carbono no cocido o de grafito, generalmente de este último material.

2.1.3 Proceso de laminación de barras de acero

Llamamos laminación al proceso consistente en deformar plásticamente en los metales haciéndolos pasar entre cilindros. Al deformar los metales haciéndolos pasar entre los cilindros se somete el material a intensas tensiones de compresión, por efecto del aplastamiento de los cilindros, y a tensiones superficiales de cizallamiento originadas por fricción entre los cilindros y el metal. El lingote inicial se transforma en desbastes pesados (blooms) y palanquillas, por laminación en caliente. Un desbaste pesado o bloom es el primer producto de la laminación del lingote; suele ser de sección cuadrada o rectangular, pero el ancho suele ser inferior al

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