TEMA DESARROLLO DE UN ACERO BAINÍTICO NANOESTRUCTURADO LIBRE DE CARBUROS PARA APLICACIONES DE MINERÍA Y COMPARACIÓN CON UN ACERO HADFIEL PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La industria de la minera emplea aceros fundidos, fundamentalmente en los cuerpos de sacrificio que se cambian cuando ya han culminado su ciclo de vida útil, uno ejemplos de esto estoss mate materi rial ales es son son: com componen onente tess de moli molin nos, os, y dien diente tess de palas alas de retroexcavadoras. Estas partes están sometidas a altos desgaste y su durabilidad es muy poca, por tal motivo se s e pretende desarrollar un nuevo tipo de aceros que cumplan con las especificaciones de los aceros que normalmente son empleados como aceros de alto manganeso o hadfield pero que tengan una mayor resistencia al desgaste que les permita una mayor mayor durabi durabilid lidad ad en servicio servicio.. eali!a eali!ando ndo un estudio estudio de las compos composicio iciones nes qu"micas adecuadas y los tratamientos t#rmicos necesarios que permitan obtener este tipo de aceros.
OBJETIVOS Objetivo gee!"# $esarrollar aceros bain"ticos nanoestructurados libre de carburos y presentar los factores que hacen posible la utili!aci%n de este acero &'&()'*& en la industria minera.
Objetivo$ e$%e&'(i&o$ •
•
•
•
•
$efinir las composiciones qu"micas que permitan obtener un acero &'&()'*& libre de carburos que se adecuado para aplicaciones de miner"a. eal eali!a i!arr proc proceso esoss de fabric fabricac aci% i%n n para para la obten obtenci ci%n %n de las muest muestras ras de acero acero &'&()'*&. Establecer los parámetros de los tratamientos t#rmicos adecuados para la obtenci%n de una microestructura nano bain"tica libre de carburos. +omparar las propiedades mecánicas como dure!a y resistencia al desgaste del acero &'&()'*& con un acero hadfield empleado actualmente en la industria minera para los cuerpos de sacrificio. Evaluar la microestructura de los aceros obtenidos con las propiedades de dure!a y resistencia al desgaste de aceros nanobain.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA La industria de la miner"a ha empleado aceros fundidos en cuerpos de sacrificio como dien dientes tes de pala pala de retro retroexc excav avad ador oras, as, cor!a cor!as, s, etc. etc.,, las cuale cualess requ requie ieren ren buen buenas as propiedades mecánicas como alta dure!a, tenacidad y una buena resistencia al desgaste,
en la actualidad se trabajan con aceros tipo hadfield que son aceros de alto manganeso, debido a que es un acero autoendurecido por trabajo a dure!as de hasta - )&, resistente al impacto, abrasi%n y desgaste extremos, La cualidad de autoendurecimiento por trabajo hace que la capa desgastada /superficie0 se renueva constantemente, endureci#ndose y manteniendo siempre su tenacidad interna para resistir el alto impacto 123. 4uchos investigadores se han centrado en el desarrollo de nuevos aceros que tengan altas tenacidad y elevadas resistencia al desgaste, que permitan aumentar la productividad y la vida útil de maquinaria pesada de miner"a, por eso investigadores como )adeshia y +aballero han trabajado en el desarrollo de un acero conocido como nanobain, que es un acero bain"tico nanoestructurado libre de carburos, el cual posee una composici%n qu"mica del tipo bain"tico, que contienen altos porcentajes de silicio para evitar la formaci%n de carburos /cercano al 2,50, y mediante tratamientos t#rmicos es posible obtener una microestructura del tipo nano bain"tica con porcentajes de austenita retenida. Estos aceros son materiales relativamente recientes en los que ha habido un intenso avance durante los últimos 2- a6os liderado por investigadores del +E&*4 y la universidad de +ambridge. 173 Los aceros &'&()'*& son aceros nanocristalinos que se obtienen mediante tratamiento isot#rmico a temperaturas anormalmente bajas, 7--89-+, a las cuales la difusi%n del hierro es inconcebible durante la transformaci%n. $e esta forma, se obtiene una microestructura constituida por placas de ferrita bain"tica de 7-8;-nm de espesor y austenita retenida, libre de carburos. 193 En la práctica, los aceros bain"ticos convencionales de alta resistencia no han dado resultados tan satisfactorios como los aceros de temple y revenido. Esto es debido a que las part"culas de cementita presentes en la microestructura bain"tica producen efectos perjudiciales en la tenacidad del acero.
na microestructura de estas caracter"sticas tiene contribuciones a las propiedades mecánicas de diferentes formas, en primer lugar el acero tendrá una alta resistencia debido a que esta alta resistencia se debe al tama6o extremadamente peque6o de las placas de ferrita bainitica, las cuales presentan unas dimensiones medias de 2-um de longitud y -,7um de espesor, lo que supone un recorrido libre medio para el desli!amiento de dislocaciones realmente peque6o, por tanto, el tama6o de grano efectivo. Es importante indicar que el refinamiento de grano es el único m#todo disponible para aumentar simultáneamente la resistencia y la tenacidad de los aceros. 1;3 La austenita retenida presente en la microestructura afecta la resistencia de diferentes maneras, por una parte puede transformar a martensita durante el enfriamiento y las lamina de austenita retenida entre las placas de ferrita8bainita puede aumentar la resistencia al transformarse a martensita por deformaci%n plástica /fen%meno ?*@0, incrementando el grado de endurecimiento y la resistencia al desgaste de la aleaci%n. Este endurecimiento adicional es un proceso superficial y constituye un fuerte atractivo en superficies sometidas a abrasi%n e impactos muy comunes en la industria minera. 13
JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO La propuesta de investigaci%n quiere abordar los siguientes aspectos:
)* La elaboraci%n de un acero bain"tico nano estructurado libre de carburos y una
+*
acero hadfield reali!ando diversos tratamientos t#rmicos y relacionando las propiedades de resistencia al desgaste y dure!a con la microestructura obtenida y su composici%n qu"mica. La determinaci%n de las propiedades mecánicas como resistencia al desgaste y dure!a del acero hadfiel y un acero nanobain que sirvan como base para la implementaci%n de un nuevo acero en la industria minera, que permita la fabricaci%n y disminuci%n de costos debido a que el acero nanobain contienen menor porcentaje de elementos de aleaci%n lo cual permite reducir costos en la fabricaci%n de este material.
'mbos aspectos aportaran de manera significativa al conocimiento para el desarrollo de un acero nanobain y los tratamientos t#rmicos reali!ados y propiedades mecánicas, y al desarrollo de un acero con gran aplicaci%n en la industria minera.
REFERENCIAS 123 ?ecniaceros8 http:BBCCC.tecniaceros.comBproductosD.9.htm 173 173 .F. +aballero8 .G.$.. )hadeshia8 H$ise6o de nuevos aceros bainiticosI 7--7 193 .F. +aballero, 4.J. 4iller, H&'&()'*&8 aceros bainiticos avan!ados. >n análisis a nivel atomicoI87- de junio de 7--D 1;3 )'$E<*', . G. $. . y E$4(&$<, $. K. /2D90 4etal
),: ;228;2.
13 &$*$( )'*&*?*+(I +(&'4E?B<'487--D. 1A3 )'$E<*', . G. $. . /20 4ater.
)-: 7787.
