Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre. Barquisimeto Barquisimet o estado Lara.
David Castillo Exp: 20031-0068
Los aceros Maraging se desarrollaron inicialmente en 1960 y se sigue avanzando en la tecnología de este tipo especial de acero con alto contenido de níquel. Es una innovación de gran valor, designada con este nombre en USA en los laboratorios de la Internacional Nickel Company. El debate de una aleación apta para un endurecimiento por envejecimiento de la martensita le dio lugar a la apelación MARtensitic-AGING, esto quiere decir Maraging. En estas composiciones se forma martensita al enfriarlas desde la temperatura de austenización pero la martensita formada en ellas es, a diferencia de la martensita presente en los aceros normales, dúctil y tenaz.
Las aleaciones maraging se componen fundamentalmente de hierro que es el material base, en proporciones de 65 a 75% y 17 a 26% de níquel. Además hay otros elementos de aleación como Co, Mo, Ti y Al, los cuales tienen gran influencia en sus propiedades. No entra en su composición el carbono, incluso es considerado impureza. No son por tanto, estas aleaciones aceros pero por sus propiedades similares son consideradas aceros en las que el níquel hace el papel del carbono.
Elevado limite elástico Son fácilmente deformados Adquieren gran resistencia y conservan la tenacidad por envejecimiento El carbono interviene en estos aceros como impureza La composición típica de un acero maraging es de 18Ni-4,5Mo-7Co-0,3Ti, Alcanzan una temperatura de transición dúctil frágil cercana a los -260ºC Poseen excelente soldabilidad ya que no se forman fases frágiles al momento del enfriamiento.
Los aceros maraging se dividen principalmente según su contenido de Ni, lo cual producirá un cambio en los diversos tratamientos termo-mecánicos a la que son sometidos para obtener su máxima dureza . De 25% de Ni, que son austeniticas De 20% de Ni, que son martensiticas De 18% de Ni, también son martensiticas
Acero Maraging 18% Ni Este es el acero Maraging de mayor éxito comercial, es predominantemente Fe-18%Ni el cual está aleado con una gran cantidad de molibdeno y cobalto con menores cantidades de titanio y aluminio, se han creado cuatro grados distintos dentro de esta familia. Todos los aleantes a excepción del Co disminuyen la temperatura Ms sin embargo la Mf se mantiene por encima de la temperatura ambiente. Composición nominal de los diferentes grados de acero maraging 18Ni
20% Ni maraging: En estas aleaciones el contenido de Ni aumenta hasta 20% y las adiciones de Mo y Co se reducen, aumenta así las cantidades de Ti y Al a niveles cercanos al 1,5 y 0,25% y adicionando Nb en valores cercanos al 0,5% para alcanzar niveles de resistencias similares a los de 18% Ni. Estas aleaciones no han tenido un gran éxito comercial debido a su alto costo por la gran cantidad de elementos aleantes que posee, los cuales no producen una mejora en las propiedades mecánicas en comparación a los aceros maraging 18%Ni que posee una menor cantidad de elementos aleantes.
Acero 25% Ni maraging Como su nombre lo indica tienen 25% de Ni, además de 1,5% de Ti, 0,25 de Al y/o 0,55 de Nb por tanto la temperatura Ms esta muy cercana o por debajo de la temperatura ambiente haciendo el acero altamente austenitico por lo que es necesario transformar la aleación a martensita. Existen dos tratamientos para este objetivo: - Ausageing - Trabajo en frío y refrigeración
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Ausageing: La austenita es envejecida a 700ºC para precipitar Ni3(AlTi) y/o Ni3Nb, esto baja el contenido de elementos aleantes de ésta, provocando un incremento en la Ms y a partir de un enfriamiento a temperatura ambiente la austenita se transformará predominantemente a Martensita.
Trabajo en frío y refrigeración: La austenita debe ser trabajado a lo menos 25% en reducción y en orden de aumentar el rango Ms-Mf suficientemente para que toda la transformación ocurra a -78ºC. Se recomienda una temperatura de refrigeración de -196ºC.
El tratamiento térmico para los acero Maraging es :
Recocido de solubilización Endurecimiento por envejecimiento Deformación en frío de la martensita (Marforming) Nitruración
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Recocido de solubilización: consiste en un calentamiento a una temperatura entre 815 y 875ºC hasta que la totalidad del material se encuentre en la zona austenitica seguido de un enfriamiento al aire. Tiene por objeto homogeneizar las aleaciones y solubilizar los elementos endurecedores. Endurecimiento por precipitación: consiste en calentar el material hasta una temperatura entre 450 y 480ºC durante un tiempo que oscila generalmente entre 3 y 6 horas. En esta tratamiento precipita un compuesto químico de Fe y Ni con los elementos endurecedores Ti, Al, Co y Mo que dificulta el deslizamiento de los planos cristalinos de la solución solida esto, lo que induce al endurecimiento del material.
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Marforming: es un tratamiento de deformación en frío de la martensita donde se somete a deformación de un 60 a 70% después del recocido de solubilización `lo que genera una resistencia mecánica superior en un 25% al de las aleaciones sin someterse a esta deformación, se denomina marforming por deformación (forming) de la martensita (mar). Nitruración: es el único tratamiento superficial que se les puede aplicar a estas aleaciones sin peligro de destruir los efectos de la precipitación. La nitruración se aplica principalmente a las aleaciones maraging con 19% de Ni a temperaturas entre 430 y 450ºC durante un tiempo que oscila entre 4 y 20 horas según sea la temperatura adoptada y la profundidad de la capa a nitrurar. La nitruración aumenta a la dureza superficial de estas aleaciones y eleva su limite elástico en un 35%.
Las altas cualidades de diseño en los aceros Maraging los hacen útiles en aplicaciones exigentes como en piezas de misiles y de aviación, cascarones de submarinos de grandes profundidades, matrices de forja y de colada bajo presión, todas las piezas de alta de alta resistencia y de formas complicadas. También se utilizan como envolturas para vehículos espaciales y pistones para prensas de extrusión.
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Los aceros Maraging presentan excelentes propiedades tenacidad y resistencia además de poseer buena soldabilidad, pero su gran desventaja es su alto costo, lo que los hace ser aplicables a usos muy especiales, donde el costo no sea muy importante en virtud de los requerimientos buscados. El carbono de hecho, es una impureza en el acero Maraging y esta en muy bajas concentraciones. Lo más interesante de los aceros Maraging es que después de un recocido, seguido de un enfriamiento al aire libre, la estructura se compone de martensita dúctil y tenaz. Este acero es especialmente útil en la manufactura de estructuras grandes con exigencias de resistencia crítica. Este acero tiene un contenido de Ni que oscila entre 17-20% mayormente, con elementos de aleación tales como Co, Mo, Ti que con un tiempo de envejecimiento y temperatura de tratamiento adecuados, se alcanzará la máxima dureza.