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Tesis

Modelo de disolución de carburos en aceros de alto carbono

2004



Título Modelo de disolución de carburos en aceros de alto carbono
Nombre Pantiu, Guillermo Abel
Ingeniero Químico Universidad Nacional de Misiones Argentina
Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales UNSAM
Directores Ing. Pérez Teresa.
Dr. Gómez Gonzalo R..
. CINI - FUDETEC
Fecha Defensa 12/11/2004
Jurado

Código Código IT IT/T--91/04

Resumen

Desde el punto de vista industrial, la predicción del tiempo de disolución de carburos durante los tratamientos térmicos de los aceros es de gran importancia para mejorar la productividad. El tema presenta un desafío ya que hasta la fecha no hay acuerdo general respecto de cómo considerar el efecto de los distintos aleantes presentes en los aceros comerciales. En este trabajo se estudia la disolución de carburos del tipo M3C a temperaturas entre 840 grados C y 860 grados C para el caso de aceros con contenidos de C cercano al eutectoide y con adiciones de Cr, Mn y Si. Se caracterizó el acero en su condición inicial y se efectuaron ensayos para obtener datos respecto de la cinética de disolución de los carburos en condiciones isotérmicas a las temperaturas mencionadas. Las mediciones de carburos remanentes se realizaron mediante metalografía cuantitativa. Se han planteado varios modelos considerando la hipótesis de equilibrio local. Se encontró que la cinética de disolución de los carburos en el acero en estudio puede describirse mediante un modelo que considera que el proceso consta de tres etapas: Primero se tiene la transformación de la ferrita en austenita con una cinética controlada por difusión de C. Luego un período de disolución rápida con una cinética controlada por difusión de C. Por último, la disolución se vuelve lenta y está controlada por difusión de los elementos de aleación sustitucionales inicialmente hacia el carburo y luego hacia la matriz. El ajuste logrado de los cálculos realizados mediante este modelo a las mediciones experimentales resultó satisfactorio.

Complete Title

Abstract

The prediction of the carbides dissolution times during industrial heat treatments in steels is very important in order to improve productivity. This means a challenge because at the moment, there isn t an agreement about the influence of the alloy element on the kinetic of carbides dissolution. In this work, the dissolution of M3C type carbides is studied in the range between 840 C degrees and 860 C degrees. The carbon content of the steels is near to eutectoid composition with additions of Cr, Mn and Si. The steel was characterized in its initial condition and tests were performed in order to get measurements about dissolution kinetics of the carbides in isothermal conditions. The measurements of the remaining carbides after heat treatments were performed by quantitative metallography. Different models were proposed considering the local equilibrium hypothesis. It was found that the kinetic of the carbides dissolution could be described by a model through three steps. First, the ferrite transforms to austenite and the kinetic is controlled by diffusion of C. Second, there is a period of fast dissolution of carbides in an austenitic matrix and the kinetic is controlled by diffusion of C. Third, the dissolution becomes slow and it is controlled by diffusion of the sustitutional alloy elements, initially towards the carbide and then to the matrix. The matching of the calculations by this model with the experimental measurements was satisfactory.

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