Universidad de Atacama Facultad de Ingeniería Departamento de Metalurgia
Acero Hadfield
Integrantes: Sarai Infante Sebastián Herrera Profesor: Danny Guzmán Asignatura: Metalurgia Mecánica Mecánica
Historia
Sir Robert Abbott Hadfield (1858 – 1940) fue un metalurgista, nacido en Sheffield, famoso porque en 1882 inventó el acero al manganeso, uno de los primeros aceros aleados. Robert descubrió el acero al manganeso que fue endurecido por temple en agua a partir de una temperatura de 1000 °C. Contenía alrededor de 1,2 % C y 12% de Mn, y fue denominado como acero Hadfield. Este acero duro sería utilizado para la fabricación de ruedas de tranvía.
Composición Composición típica:
Carbono: 1,2 a 1,6% Manganeso: 12 a 14% Silicio: máximo 2% de silicio.
Variaciones en la composición:
Carbono Manganeso Cromo Níquel Molibdeno Titanio Bismuto
Norma ASTM A128 Tabla 1: Rangos de composiciones estándares para aceros hadfield
Microestructura
Figura 1: Microestructura Acero Hadfield, atacada con picral 4% 200X
Microestructura
Figura 2: Microestructura acero Hadfield grado A, tratada térmicamente a 1065°C y enfriada en agua, atacada con picral 4% 500X.
Tratamiento térmico
Consiste en calentar el acero a una temperatura suficientemente alta (temperaturas de austenización, sobre 723°C) para disolver los carburos, seguido por un enfriamiento rápido en agua a temperatura ambiente.
Figura 3: Tratamiento térmico
Efecto del Mn sobre el Fe
Figura 4: Diagrama de Fase Fe-Mn
ec o e car ono y Manganeso
Figura 5: Efecto del carbono y Manganeso
Efecto del Nitrógeno Tabla 2: Contenidos de Nitrógeno en Acero Hadfield Acero
C
Mn
Si
N
HS1 y HS2 HS3 y HS4 HNS 1 HNS 2
1,22 1,06 0,78 0,56
12,89 13,50 12,28 11,31
0,26 0,59 0,03 0,71
0,020 0,008 0,062 0,049
Efecto del Nitrógeno Tabla 3 :Índices según tipo de acero Acero
Figura 6: Índice de endurecimiento.
Ppm N
n
HS1
200
0,51
HS2
200
0,52
HS3
80
0,36
HS4
80
0,34
HNS 1
620
0,69
HNS 2
490
0,71
Propiedades Mecánicas Tabla 4: Cuadro comparativo de las propiedades mecánicas ,entre el acero austenítico y otros aceros. Designación del material
Condición
Resistencia a la tensión MPa
Resistencia a la fluencia MPa
Elongación %
Dureza Brinell HB
1020
Estirado en frío
420
352
15
122
1040
Estirado en frío
552
490
12
160
1050
Estirado en frío
690
579
10
200
1117
Estirado en frío
476
352
20
138
1144
Estirado en frío
690
621
10
200
1213
Estirado en frío
517
340
10
150
12L 13
Estirado en frío
483
414
10
140
ASTM A128 12%Mn
Solución tratada
615
340
28
164
Propiedades Mecánicas
Figura 7 : Comparación de las curvas de tracción entre el acero Hadfield (AISI 304) y el acero ferritico-perlitico (F 1110)
Propiedades Mecánicas
Figura8: Índice de endurecimiento en función de la deformación
Propiedades Mecánicas Tabla 5:Tenacidad al impacto de un acero Hadfield Grado B2
Valores
Dureza HB
Resistenci a a la fluencia MPa
Resistenci a a la tensión MPa
Elongació n%
Charpy 20°C (68°F)-J
220
380
940
40
112 J
o a ura manganeso
aceros
a
Composición química del electrodo Indura 308/308H:
C= 0,03% ; Mn= 1,92%; Recomendaciones:
Si=0,8% ;
Cr= 23,8% ;
Ni=13,3%
Realizar cordones cortos y rápidos. Distribuir, de forma alternada los cordones de soldadura, con el fin de evitar el calentamiento local de la pieza.
Figura9: esquema de los cordones de soldadura
Figura 10: Soldadura del acero
Aplicaciones
Figura 11:Manto cóncavo para chancadores Giratorios
Figura 13:Revestimiento Molino de bolas
Figura 12:Muela chancador de mandibula
Figura 14:Revestimiento Molino Sag
Conclusiones
En el acero Hadfield se genera una elevada dureza superficial mientras que internamente mantiene su tenacidad.
El Mn estabiliza la austenita retardando la transformación martensitica.
El contenido de nitrógeno en aceros Hadfield es importante
Es un acero en el que hay que tener especial cuidado a la hora de soldar.
