Después de instalada la moderna planta de tratamientos térmicos en Forjas Bolívar, la última etapa del proyecto “Investigación, diseño e implementación de las mejores prácticas de tratamientos térmicos para piezas forjadas en acero, en la empresa Forjas Bolívar S.A.” consiste en el desarrollo de un estudio de carácter científico/tecnológico que permita optimizar las variables de proceso de tal manera que se puedan obtener las mejores propiedades de las piezas tratadas térmicamente.
Este estudio se está llevando a cabo usando piezas de acero AISI SAE 1045 (por ser uno de los materiales de mayor uso en la fabricación de piezas en Forjas Bolívar) y posee dos componentes: una consultoría llevada a cabo por parte del grupo de investigaciones pirometalúrgicas y de materiales (GIPIMME) de la Universidad de Antioquia y un estudio desarrollado por personal del área de investigación de la Corporación Eco-eficiente.
La consultoría que realiza el grupo GIPIMME se lleva a cabo usando platinas de acero AISI SAE 1045 (ver figura 1a) sobre las cuales se realizan análisis metalográficos y mediciones de dureza para determinar el efecto que tienen sobre las propiedades finales de las piezas variables de proceso a escala industrial como: preparación de las piezas (corte, punzonado, etc), posición de las piezas en el horno de austenización, posición de las piezas en el baño de temple, posición de las piezas en el horno de revenido. Adicionalmente, en la consultoría se realiza a escala de laboratorio una serie de pruebas para determinar la respuesta al tratamiento térmico de las piezas objeto de estudio (platinas de acero AISI SAE 1045), en ellas se analiza la influencia de la temperatura de austenización en las propiedades finales de las piezas templadas y revenidas
Fig. 1: Platinas (a) y redondos (b) de acero AISI SAE 1045 utilizadas en el estudio
El estudio que lleva a cabo personal de investigación de la Corporación Eco-eficiente es realizado usando redondos de 1.5 pulgadas de diámetro (ver figura 1b) que han sido sometidos a diferentes condiciones de temple y revenido (tres temperaturas de austenización, tres temperaturas de revenido y dos tiempos de revenido) en condiciones industriales en la nueva planta de tratamientos térmicos de Forjas Bolívar.
Estas probetas han sido analizadas mediante microscopía óptica, difracción de rayos X (XRD) y microdureza para determinar la influencia de las condiciones de tratamiento térmico sobre las propiedades obtenidas en cada probeta. Los análisis de XRD permiten determinar las fases presentes en la muestra (las cuales no siempre son observadas en el análisis metalográfico), evaluar la tetragonalidad de la martensita y medir los esfuerzos residuales que se pueden generar en la porción no templada de las probetas los cuales, dependiendo de su magnitud y dirección, pueden ser benéficos o perjudiciales para el comportamiento de piezas sometidas a cargas de fatiga. Por otro lado, los barridos de microdureza permiten evaluar la respuesta al tratamiento térmico de los redondos en toda su sección transversal y conocer la profundidad de la capa endurecida que se obtiene con cada una de las condiciones evaluadas.
En este comunicado, se presentan como ejemplos algunos de los resultados obtenidos en estos estudios. En la figura2 se presentan los resultados de XRD para probetas templadas desde diferentes temperaturas de austenización, dichos resultados sugieren que algunas temperaturas son más favorables para retener austenita (picos marcados como γ en la figura 2).
Fig. 2: Difractogramas de las muestras templadas desde diferentes temperaturas de austenización
En la figura 3 se presentan como ejemplo, los barridos de microdureza realizados a probetas templadas desde 870°C y sometidas a diferentes condiciones de revenido. Estos resultados muestran que en condiciones industriales las durezas y penetración de temple obtenidas difieren de los valores comúnmente citados en textos de tratamientos térmicos.
Fig. 3: Difractogramas de las muestras templadas desde diferentes temperaturas de austenización
Los resultados finales de estos estudios, que se obtienen gracias al apoyo del estado a través del SENA y Colciencias y la participación de la Corporación Eco-eficiente como ejecutora del proyecto, le permitirán a Forjas Bolívar no sólo contar con una planta de tratamientos térmicos con tecnología de punta sino con un conocimiento más profundo de la respuesta al tratamiento térmico de los materiales que utiliza lo que permitirá ofrecer a sus clientes piezas producidas con un control estricto de sus propiedades que asegure su calidad.
