Effect of freezing on abrasion resistance of cast steel containing 1,1 % C, 16 % Cr, and 0,9 % Mo

Efecto de la congelación en la resistencia a la abrasión del acero de fundición con 1,1 % de C, 16 % de Cr y 0,9 % de Mo

En este trabajo se presentan los resultados de los ensayos de resistencia a la abrasión realizados en aceros de fundición con un contenido de 1,1 % de C, 16 % de Cr y 0,89 % de Mo tras diversas variantes de tratamiento térmico (incluido el endurecimiento por congelación a -70 °C inmediatamente antes del revenido a 200° y 550 °C). Las pruebas de resistencia al desgaste se realizaron con el método de fricción en seco de bola sobre disco. En las muestras templadas a 200 °C (con y sin congelación) se obtuvieron menores pérdidas de masa que en las templadas a 550 °C. Además, se observó que el procedimiento de congelación aplicado contribuía significativamente a la reducción de las pérdidas de masa en las muestras templadas a ambas temperaturas.

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con la norma ASTM A276/A276M:2017, el acero fundido al cromo de alto contenido en carbono que contiene 16 - 18 % de Cr pertenece a la familia de los aceros 440, que fueron diseñados para combinar una elevada dureza (60 HRC) y resistencia, manteniendo al mismo tiempo una buena resistencia a la corrosión [1]. Esta combinación de propiedades mecánicas y funcionales permite clasificar los materiales que pertenecen a este grupo tanto como aceros inoxidables como aceros para herramientas. Debido a sus propiedades, estos aceros se han utilizado ampliamente en las industrias de maquinaria y energía para componentes como asientos de válvulas, bolas, conjuntos de bombas, casquillos, conjuntos de cojinetes y herramientas de corte [2]. Los tratamientos térmicos típicos que se han desarrollado para estos materiales incluyen temple y revenido, y sus altos contenidos en C y Cr hacen que sus estructuras contengan carburos eutécticos de ledeburita junto a sus carburos ordinarios de cromo; estos carburos eutécticos se liberan durante la solidificación del acero y no se disuelven en la austenita [2]. Debido a la posible aparición de austenita residual durante el temple, el tratamiento térmico se complementa con un proceso de congelación que se aplica inmediatamente después del temple y antes del revenido [3]. Inicialmente, el material tratado se enfría desde la temperatura de temple hasta una temperatura comprendida entre 51° y 66 °C; a continuación, se congela a aproximadamente -70 °C (donde se mantiene durante aproximadamente una hora). Tras esta congelación, el revenido debe realizarse con relativa rapidez dentro de un intervalo de temperaturas típico para este acero (es decir, 149° - 400 °C). En la industria, también se utiliza el revenido dentro de una gama de temperaturas de 427° - 593 °C para el acero 440C; sin embargo, el revenido a temperaturas dentro de esta gama reduce la resistencia a la corrosión y la dureza del acero (lo que posiblemente resulte en una menor resistencia al desgaste).