Microstructure and mechanical properties of forged and rolled rings made from X20Cr13 steel

Microestructura y propiedades mecánicas de anillos forjados y laminados de acero X20Cr13

El artículo describe los resultados de los ensayos de microestructura y propiedades mecánicas (según PN-EN ISO 6892- 1:2016-09 y PN-EN ISO 6507-1:2007), que se obtuvieron en probetas tomadas de un fragmento de un anillo laminado en el rango de temperaturas de 1220 °C a 950 °C, con dimensiones ø965/803 x 164 mm, recocido y tratado térmicamente: temple a la temperatura de 1 030 ± 10 °C en aceite y revenido a la temperatura de 650 °C. El material de partida para el laminado fue una forja con una abertura de ø560/230 x 180 mm. También se realizaron ensayos comparativos de dureza en probetas tomadas del anillo tras el laminado y el recocido de ablandamiento. Los índices R_m, R_p0.2 y A del fragmento de anillo tras el tratamiento térmico, como se suponía, fueron respectivamente: 942 MPa, 763 MPa y 17 %.

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN

El desarrollo moderno de productos industriales en los sectores de la energía, la minería y la maquinaria exige que los proveedores fabriquen elementos de anillos al menor precio posible utilizando aceros martensíticos modernos con propiedades mecánicas adaptadas a una aplicación específica. Con el fin de satisfacer las exigencias del mercado, se creó el concepto de una tecnología de bajo desperdicio para conformar anillos de gran tamaño a partir de acero X20Cr13 con paredes laterales perfiladas.

El líder del proyecto fue Zarmen FPA, y el miembro del consorcio fue el Instituto de Conformado de Metales de Poznań (ahora Łukasiewicz - Instituto de Tecnología de Poznań, Centro de Conformado de Metales). Una de las etapas de este proyecto fue el desarrollo de una tecnología para el tratamiento térmico de anillos fabricados con el grado de acero mencionado.

El perfilado de las paredes laterales reduce la cantidad de material necesario [1-3] y, por tanto, contribuye a reducir la cantidad de energía necesaria para producirlo, lo que tiene efectos económicos y ecológicos positivos [4,5]. La forma de los anillos de demostración se desarrolló a partir de las consultas recibidas por Zarmen FPA. Los anillos cónicos se utilizan, entre otros, en la industria aeronáutica. Debido a la naturaleza del trabajo, se seleccionó el acero X20Cr13, que se caracteriza por una buena resistencia a la corrosión atmosférica, al vapor de agua, a las soluciones alcalinas y a los ácidos orgánicos diluidos. Este acero se utiliza para piezas de maquinaria con la mayor dureza y resistencia requeridas, como ejes, tornillos, muelles, piezas de maquinaria y moldes de fundición a presión. Tras el tratamiento térmico convencional de este acero, es posible obtener una dureza de 560 HV 10 (aprox. 53 HRC) con una energía de fractura de una probeta de impacto de 31 J [6]. Los requisitos relativos a la composición química y las propiedades mecánicas tras el tratamiento térmico del acero X20Cr13 figuran en las normas [7,8].