El proceso de fabricación de la barra de acero

UNIVERSIDA TECNICA FEDERICO SANTA MARIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA Y MATERIALES

Reporte Final: Caso 3

Laboratorio Metalurgia Física II – MET227

M. Luppi – J. Rosas

11/07/2014

Objetivos.

• Conocer e investigar el proceso de fabricación de la barra de acero.

• Poder determinar de forma teórica la microestructura que se obtiene mediante un enfriamiento lento, es decir en estado as cast.

• Poder determinar de forma teórica la microestructura después de un temple.

• Comparar las microestructuras teóricas con las experimentales y observar si se cumple.

• Analizar y determinar las posibles microsegregaciones.

Contenido

Objetivos. 2

Proceso de fabricación de las barras de aceros. 5

Microestructura inicial de la barra de acero. 5

Procedimiento para determinar existencia de segregaciones 9

Microestructura post-temple de las piezas de acero. 9

Conclusiones 13

Referencias 14

Proceso de fabricación de las barras de aceros.

Previo al análisis de la microestructura inicial de la barra de acero, se hace necesario realizar un detenimiento en el proceso de fabricación de las barras de acero. El interés en el proceso de fabricación radica en su influencia directa en la microestructura final de la barra.

Existen diversos procesos de fabricación de productos de acero en forma de barra, pero la más utilizada a nivel industrial corresponde a la colada continua. Este proceso consiste en la colada del acero fundido distribuida en 4 líneas con las dimensiones que se desea de la barra. En la figura siguiente se muestra el proceso de colada.

Ilustración 1. Proceso de colada contínua para la fabricación de barras de acero.(1)

Dado que en este procedimiento no se realiza deformación durante la solidificación, y el enfriamiento o solidificación se realiza al aire, se puede decir que dada la existencia de un enfriamiento relativamente lento se producen segregaciones en la barra final obtenida.

Microestructura inicial de la barra de acero.

Se tiene una barra de acero con 0.81% de carbono (C), 0.17% de sílice (Si) y 0.8% de manganeso (Mn). Debido a que este acero posee elementos aleantes, resulta importante analizar los efectos de estos en el diagrama de Fe-C.

Además, es importante conocer la zona o punto en la cual se encuentra este acero en el diagrama de Fe-C, sin elementos aleantes.

Ilustración 2; Diagrama Fe-C.

Debido a que posee 0.17% Si, 0.8% Mn y 0.6% Cr, se analiza si el punto eutectoide se ve afectado en temperatura y en composición (porcentaje de carbono), es decir si se desplaza en comparación al punto del diagrama sin elementos aleantes.

Ilustración 3; Variación de la temperatura y composición eutectoide, en base a las cantidades de elementos aleantes. (2)

Se puede observar que los efectos de los elementos gammagenos (Mn) y alfagenos (Si y Cr), no afectan considerablemente el punto eutectoide, ya sea en temperatura y composición (%C). Esto se debe a que poseen un bajo porcentaje de estos elementos y además que la suma de los efectos por si solo se ven anulados. Por lo tanto, nos guiaremos en base al diagrama Fe-C sin variaciones.

En términos de la microestructura inicial observada, se observó lo siguiente:

Ilustración 4. Metalografía borde de la pieza a 50X

Ilustración 5. Metalografía centro de la pieza a 50X

Ilustración 6. Metalografía del centro de la pieza original 500x

Ilustración 7. Metalografía centro de la pieza 1000x

De las ilustraciones mostradas (4, 5, 6 y 7) se observa una estructura ferrito-perlítica. Se observa claramente que el tamaño de grano en el borde de la pieza es más pequeño que en el centro de la pieza, esto se explica claramente por la diferencia en las velocidades de enfriamiento de ambas ya que la superficie se enfría mucho más rápido que el centro de la pieza. Además de esto, a mayores aumentos se observa la existencia de tanto de perlita fina como de perlita gruesa.

Cabe destacar también,

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