Exploración de las propiedades de recocido, normalizado y microestructura del acero 45

¿Alguna vez se ha preguntado cómo el tratamiento térmico del acero puede transformar sus propiedades? Este artículo se sumerge en el fascinante mundo del acero 45, explorando cómo el recocido y la normalización afectan a su microestructura y características mecánicas. Examinando casos concretos, aprenderá cómo los distintos tratamientos térmicos pueden mejorar la resistencia, dureza y tenacidad del acero, haciéndolo apto para diversas aplicaciones críticas. Descubra cómo funcionan estos procesos y qué hace que el acero 45 sea una elección popular en ingeniería y fabricación. Prepárese para descubrir los secretos de la ciencia del tratamiento del acero.

Índice

1. Introducción

Materiales idénticos pueden mostrar propiedades mecánicas diferentes (resistencia, dureza, plasticidad y tenacidad), y materiales diferentes pueden mostrar propiedades mecánicas similares. Todas ellas están íntimamente relacionadas con el tratamiento térmico del acero.

Las piezas de acero obtienen una determinada estructura mediante el tratamiento térmico para lograr las características de rendimiento requeridas. El tratamiento térmico es un medio, conseguir prestaciones es el objetivo, y la estructura constituye la base y la garantía de estas propiedades.

Utilizando el acero 45# como ejemplo, esta sección compartirá la relación entre recocido, normalizado, la estructura del acero 45# y sus propiedades asociadas.

2. Análisis de casos

Caso 1

  • Nombre del material: Acero 45
  • Estado de procesamiento: Materia prima (estado de suministro, laminado en caliente)
  • Agente corrosivo: 4% Solución alcohólica de ácido nítrico
  • Descripción microestructural: En la figura 1 se muestra la microestructura de una sección transversal de una barra de material de φ13,2 mm. La ferrita blanca de la figura aparece en forma de bloque, red y aguja, mientras que la perlita se encuentra en finas capas laminares. La dureza es de alrededor de 18 HRC, que es comparable al valor de dureza después de la normalización.
Figura 1: Estructura transversal del 45 Barra de acero con un aumento de 400X

La materia prima en el estado suministrado ha sido laminada en caliente y enfriada al aire, lo que equivale a normalizarla, por lo que es más dura que el acero recocido.

Sin embargo, debido a la alta temperatura, parte de la ferrita precipita a lo largo de los límites de grano en forma de aguja y se extiende hacia el interior del grano, formando una estructura Widmanstätten.

La aparición de la estructura Widmanstätten reduce significativamente la tenacidad al impacto del acero y lo hace quebradizo. Los aceros con granulometría grande son especialmente propensos a formar estructuras Widmanstätten.

Para eliminar la estructura Widmanstätten y los granos grandes, es necesario realizar un tratamiento de normalización antes del temple para refinar el grano y mejorar la estructura.

Caso 2

  • Nombre del material: Acero 45
  • Estado de Procesamiento: Materia prima (estado suministrado, cortado)
  • Grabador: 4% Solución alcohólica de ácido nítrico
Figura 2: Vista completa de la microestructura de la zona afectada por el calor en el corte de materia prima de acero 45 100X

Nota de microestructura: Después de cortar el material de varilla redonda de φ13,2 mm en una máquina de corte normal, se formó la microestructura de la sección transversal de la zona afectada por el calor, como se muestra en la Figura 2, debido a la falta de enfriamiento oportuno con agua.

La mitad izquierda de la imagen representa la microestructura original, mientras que la mitad derecha representa la microestructura de la zona afectada por el calor. La variación de dureza en la zona afectada por el calor es bastante significativa, oscilando entre 25-40 HRC.

Figura 3: Microestructura de la zona afectada por el calor en el corte de materia prima de acero 45# (ampliación 400X)

La figura 3 muestra la microestructura ampliada de cada zona. La Figura 3a representa la estructura de la Zona 1 en la Figura 2.

La mitad izquierda de la figura muestra la estructura original del material, caracterizada por ferrita blanca en forma de red y finas escamas de perlita. La mitad derecha muestra la estructura de la zona afectada por el calor durante el corte, que consiste en ferrita blanca poligonal, escamas de perlita, escamas blanco-grisáceas... martensitay austenita residual.

La figura 3b ilustra la estructura de la zona 2 de la figura 2, en la que aparece el blanco sin disolver ferrita en los límites de los granos, martensita de color blanco grisáceo, austenita residual y finas escamas de perlita. Las escamas oscuras y finas de perlita dentro de los granos representan una microestructura de la zona de transición recién formada durante el proceso de enfriamiento por corte.

La figura 3c presenta la estructura de la zona 3 de la figura 2, similar a una estructura de temple subcalentado. Los límites de grano muestran ferrita blanca poligonal no disuelta, junto con martensita blanca grisácea y austenita residual. Los límites de la ferrita están claramente definidos.

Figura 4: Color de la superficie de la muestra tras el corte

Durante el proceso de corte de la muestra, las distintas velocidades de corte y de avance, junto con una refrigeración inadecuada, dieron lugar a distintas regiones de una capa de oxidación de color azul joya en la superficie de la muestra, como se ilustra en la figura 4.

Como puede deducirse de la figura, las zonas afectadas por el calor existen durante las últimas etapas del corte. Cuanto más duro sea el material, más difícil será el corte y mayor será la zona afectada por el calor.

Las tres muestras superiores de la figura 4 son de acero de alta aleación y alto contenido en carbono, mientras que las cinco inferiores son de acero 45#.

Antes del tratamiento térmico, las superficies de las muestras no se pulieron a fondo, lo que dio lugar a la observación de microestructuras variables en la materia prima durante el examen.

Durante el corte de la muestra, si no se realiza rápidamente la refrigeración, la fricción entre la muestra y la muela abrasiva hace que la temperatura de la muestra aumente rápidamente hasta situarse entre Ac1 y Ac3 a medida que aumenta gradualmente la velocidad de corte.

Al enfriarse con agua, se forma una estructura parecida a la del temple subcalentado. Dado que la temperatura superficial varía en las distintas regiones de la muestra, las microestructuras de estas regiones también difieren.

Caso 3

  • Nombre del material: Acero 45
  • Estado de procesamiento: Aislamiento a 830°C durante 15 minutos seguido de enfriamiento en horno (recocido)
  • Grabador: 4% Solución de alcohol nítrico
  • Descripción de la microestructura: Como se muestra en la Figura 5, la microestructura normal del Acero 45 recocido consiste en ferrita poligonal irregular en perlita laminar blanca y oscura. Las laminillas de perlita son claramente visibles, con valores de dureza que oscilan entre 8 y 11 HRC.
Figura 5: Estructura recocida del acero 45 400X

El recocido del acero 45 implica calentar el acero por encima de Ac3 en 30-50℃, seguido de un enfriamiento en horno para permitir que el acero se aclimate. Este proceso de enfriamiento relativamente más lento da lugar a una microestructura casi equilibrada, en la que la perlita ocupa aproximadamente 55% de toda el área del campo visual.

Caso 4

  • Nombre del material: Acero 45
  • Estado del tratamiento: Enfriado por aire tras mantenerlo a 830℃ durante 15 minutos (normalizando).
  • Grabador: 4% Solución alcohólica de ácido nítrico
  • Descripción estructural: Como se muestra en la Figura 6, la estructura normal del acero normalizado 45; compuesta por bloque blanco y red de ferrita, y perlita de escamas oscuras. La perlita ocupa alrededor de 70% del área del campo visual, con una dureza entre 15-20 HRC.
Figura 6: Estructura del acero normalizado 45 a una ampliación de 400X.

El acero normalizado 45 consiste en calentar el acero por encima de su temperatura Ac3 en 30-50°C y, a continuación, dejar que se enfríe de forma natural al aire. La principal diferencia con un proceso de recocido completo es la mayor velocidad de enfriamiento y el mayor grado de superenfriamiento.

El resultado es una estructura laminar de perlita más fina que la del acero recocido, con un aumento significativo de la cantidad de perlita y un tamaño de grano relativamente menor. Por lo tanto, la dureza del acero normalizado es superior a la del acero recocido.

La normalización del acero 45 puede mejorar su estructura tras fundición o forjaLos granos de austenita se refinan y se forman ferrita y perlita finas y uniformes, lo que aumenta la resistencia, la dureza y la tenacidad del acero.

El acero 45, con su alta resistencia y buena plasticidad, puede utilizarse para fabricar diversos componentes importantes, como compresores, bombas químicas y piezas móviles (cigüeñales, bielas, bielas de pistón). También puede utilizarse para fabricar álabes de turbina. Generalmente, los componentes de gran tamaño se utilizan en estado normalizado, mientras que los de pequeño tamaño pueden templarse para formar una sorbita templada.

El acero 45 es también el más utilizado acero templado y revenido. Antes del temple y revenido a alta temperatura, debe someterse a un proceso de normalización para obtener una organización uniforme y finamente estructurada, preparando el acero para el temple.

3. Conclusión

Este artículo comparte las características microestructurales del acero 45 en diferentes estados. En él podemos apreciar el misterio y el encanto del tratamiento térmico, ya que los distintos métodos de tratamiento pueden cambiar hábilmente la estructura y las propiedades del material.

El acero 45 es un acero templado de uso común. Este artículo analiza este material en diferentes estados, proporcionando un enfoque metódico, del que creemos que todo el mundo puede sacar algunas conclusiones.

En el trabajo diario, cuando desarrollamos muestras para otros materiales, sería ideal poder aplicar lo que aprendemos de un ejemplo a otros.

No lo olvide, ¡compartir es cuidar! : )
Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

También le puede gustar
Los hemos elegido para usted. Siga leyendo y descubra más.
Acero Q345A vs Q345B vs Q345C vs Q345D vs Q345E

Acero Q345A vs Q345B vs Q345C vs Q345D vs Q345E

¿Qué distingue a los aceros Q345A de los Q345B, Q345C, Q345D y Q345E? Este blog profundiza en los detalles, destacando las diferentes temperaturas de impacto y composiciones químicas que distinguen a cada grado. Ya sea...

Guía definitiva de materiales de acero inoxidable

¿Alguna vez se ha preguntado por qué el acero inoxidable no se oxida como el acero normal? Esta entrada del blog explora el fascinante mundo del acero inoxidable, sus propiedades únicas y su papel fundamental...

Composición química del acero inoxidable 316L

¿Qué hace que el acero inoxidable 316L sea la mejor elección para aplicaciones críticas? Su composición química única, que incluye cromo, níquel y molibdeno, le confiere una resistencia a la corrosión y unas propiedades mecánicas superiores. Esta...
Acero en China

Clasificación y normas del acero en China

¿Por qué los distintos tipos de acero tienen propiedades tan variadas y cómo se clasifican en China? Este artículo desglosa la clasificación y las normas del acero, explicando la sistemática...
MáquinaMFG
Lleve su negocio al siguiente nivel
Suscríbase a nuestro boletín
Las últimas noticias, artículos y recursos, enviados semanalmente a su bandeja de entrada.
© 2024. Todos los derechos reservados.

Contacte con nosotros

Recibirá nuestra respuesta en 24 horas.