Microstructural evolution of a cold-working tool steel after pulsed laser remelting

Evolución microestructural de un acero para herramientas de trabajo en frío tras refundición por láser pulsado

El objetivo de este estudio es la investigación del comportamiento microestructural de un acero Mat. Nº 1.2379 (EN-X160CrMoV121; AISI D2) después de refundirlo con un láser Nd:YAG de pulsos precisos. El acero investigado es uno de los aceros para herramientas más difíciles de soldar, debido a la gran cantidad de elementos de aleación. El análisis se realizó en puntos individuales refundidos con una forma de pulso láser y parámetros específicos, asegurando una solidificación sin grietas. Las zonas re-solidificadas se investigaron con microscopía, mediciones de dureza, espectroscopia de rayos X y método de difracción. El tratamiento con láser provoca una rápida solidificación que conduce a la formación de microestructuras dendríticas finas que contienen una gran cantidad de austenita retenida, lo que causa una disminución significativa de la dureza.

INTRODUCCIÓN

La reparación mediante revestimiento es una práctica común y estándar en las industrias de matrices y moldes. La vida útil de los elementos cargados de las matrices y de las piezas vitales de las herramientas puede prolongarse con éxito mediante la reparación oportuna de las superficies dañadas. Las principales ventajas de la reparación mediante el procedimiento de revestimiento son bien conocidas: un tiempo de inactividad corto y una ventaja económica en comparación con el mecanizado de una nueva herramienta o pieza de matriz [1,2].

Para las herramientas sensibles a la distorsión, se prefieren los procesos de aporte térmico de alta densidad, como la soldadura por haz de electrones y por haz láser. La soldadura por depósito láser, que utiliza modernos láseres Nd-YAG, es un proceso muy fl exible, con ventaja respecto a los métodos tradicionales (microplasma y TIG) [3-5].

Tras el tratamiento láser, las propiedades de la superficie vienen determinadas por los estados fi nales de estructura-fase [6]. De acuerdo con la investigación bibliográfica, existen pocos trabajos centrados en la caracterización detallada de la microestructura del acero 1.2379 tratado con láser.

Los aceros de este tipo contienen una gran cantidad de carburos, lo que los hace muy difíciles de soldar. Siempre que sea posible, es preferible soldarlos en estado recocido. Para evitar el agrietamiento y las tensiones residuales excesivas inducidas por la soldadura, se suele llevar a cabo un tratamiento térmico previo y posterior a la soldadura [7]. Nuestro estudio anterior ha demostrado, por ejemplo, que el acero para herramientas en frío de alto contenido en carbono y cromo puede refundirse o soldarse en frío con éxito [8]. Esto puede llevarse a cabo únicamente con una forma de pulso láser y unos parámetros específicos. Sin embargo, aún faltan investigaciones detalladas de la estructura y las evoluciones de fase en aceros concretos.