Estudio sobre el Ensayo Jominy y su Impacto en la Fragilidad de Aceros

El ensayo Jominy se dedujo equivalencias y distancias Jominy D_i, y con los diferentes tipos de barras enfriadas en distintas condiciones (curvas de Lamont). De todo esto se deducen las curvas U. Agrietabilidad del temple (f(%C y M_s)): tensiones residuales por cambios de volumen producidos por el enfriamiento y la transformación a martensita. Las tensiones aumentan con V_enfri, tamaño de la pieza y formación de martensita. El aumento del volumen de martensita crece con más %C y menor M_s. La agrietabilidad aumenta con:

• Dependencia del acero: +%C, -M_s, +inclusiones, segregación;
• Dependencia del proceso: +T_aust, +H;
• Dependencia de la pieza: +D (tamaño), tiene cambios de sección.

Revenido: permite, con T y t, obtener combinaciones de resistencia y tenacidad. Etapa 1 (100 a 250ºC): formación de carburos de transición (precipitados coherentes): carburos eta (Fe₂C) y epsilon (Fe_2,4C). Etapa 2 (150-300): austenita retenida en un agregado de ferrita-cementita. Etapa 3 (>250-350): formación de cementita desde lo que era martensita (carburo de transición a cementita, el C que queda en martensita se transforma en cementita y la martensita, al perder C, se convierte en ferrita). Al aumentar la temperatura: la cementita se globuliza y coalescencia, la ferrita se recristaliza y crece de grano. Etapa 4 (>400): solo para aceros con elementos que forman carburos: se forman carburos especiales con esos elementos. Etapa 5 (T>500): precipitan desde ferrita compuestos intermetálicos.

Fragilidad en revenidos bajos (fragilidad de martensita revenida): ocurre por revenidos entre 250 y 400ºC. Causa primaria: presencia de impurezas, causa inmediata: formación en revenido de una película de cementita en la Etapa 2. Se evita con: aceros sin impurezas, revenido con calentamiento por inducción, deformar austenita antes de formar martensita, añadir silicio.

Otras causas de fragilidad: fragilidad por hidrógeno, por metal líquido, por nitruro de Al, por sobrecalentamiento en forja.

Tratamientos superficiales: tratamientos sin cambios de composición (acridud superficial, temple superficial, láser y haz de electrones), tratamientos con cambios de composición (implantación iónica, deposición en fase vapor, inmersión en sales fundidas, cementación, nitruración, procesos con plasma).

Aceros inoxidables: acero ferrítico (inox: 14-17% Cr, refractario: 25-30% Cr. No tratable térmicamente. Baja resistencia, dureza y ferromagnetismo). Acero martensítico (inox: 14% Cr, 0.2-0.7% C. Refractario: si aumenta %Cr hay que subir %C. Tratamientos térmicos pues amplían el bucle gamma, alta resistencia, buena plasticidad, ferromagnético). Acero austenítico (inox: 18% Cr, 10% Ni. Refractario: 25% Cr, 20% Ni. Alta plasticidad, alta templabilidad, baja resistencia pero más que los ferríticos, no ferromagnético, el mejor comportamiento a la corrosión).

Aleaciones: alfagenos: Cr, Mo, V, W, Nb, Al, Si, Ti. Gamma: Ni, Mn, Cu, C, N. Formación de carburos: alfagenos - Al + Mn (ligera). Los que no se disuelven: Pb, Cu. M es f(%C, elementos de aleación (gamma, alfa..)). Narices = f(gamma, alfa, tamaño de grano). Un grano basto retrasa 2 narices.

Fatiga: 1) nucleación de grieta (ocurre normalmente en la superficie de la pieza por: + fácil deslizamiento de planos cristalográficos, existencia de daños superficiales, tensiones mayores en la superficie por flexión o torsión, ambiente externo. También puede ser en cavidad interna), 2) propagación de grieta (Etapas 1 y 2), 3) rotura final (instantánea cuando se alcanza el fondo de la grieta k_c del material). Curvas de Wöhler o S-N (+S y -N N_p >>> N_n. -S y +N N_n >>> N_p). Favorecen la fatiga: ambiente agresivo, defectos superficiales, tensiones medias de tracción, temperatura, inclusiones, grano basto, capas blandas en la superficie (descarbado en aceros y plaqueado en Al).