Sinterizazio-atmosferaren eragina M graduko (ASP 30) altzairu laster baten dentsifikazio eta propietate mekanikoetan

Abstract

Bi M graduko tresneriarako altzairu lasterren, Px30 eta Px30S deritzenak, sinterizazio eta tratamendu termikoen aurreko portaera eta propietate mekanikoak aztertzen dira. Sinterizazioaren ikerketarako sinterizazio-tenperatura eta -atmosferaren eta hautsei egindako % 0.2 C elementalaren gehikuntza izan ziren kontutan, sinterizazio-denbora 60 min.-zkoa zelarik. Kontutan hartutako atmosferak hutsea eta gas-nahasi industriala izan ziren, azken hau % 90N2, % 9 H2 eta % 1 CH4 -koa zelarik. Dentsitate teorikoaren % 99-ko dentsifikazioak lortu ziren. Dentsitate hau lortzeko behar zen tenperatura beherena (Sinterizazio-Tenperatura Optimoa) bi altzairuetan 25-30°C txikiagoa zen gasean sinterizatzean hutsean egitean baino. Grafito-gehikuntzak ere STO delako hau jeitsi egin zuen, 10-15°C hutsean eta 20-25°C gasean. Altzairuen nitrogenazioaren beste ondorio batzu hondar-austenita kopuruaren handitzea (%10-etik 60-etara) eta MC Banadiozko karburoen Karbono-edukinaren zati baten Nitrogenozko ordezkapena, Banadiozko karbonitruroak sortzen zirelarik, izan ziren. Karbonitruro hauek MC-ak baino xeheagoak eta sakabanatuagoak dira, eta gasean gainsinterizatzean ale-hazkuntza eragozten dute. Eragin hau da, eutektikoen agerpenaren atzerapenarekin bat, "sinterizazio-bitarte"-a zabaltzera daramana, gasean sinterizatutako altzairu lasterrak egokiak eginaz tenperaturakontrol zehatza ez duten labeetan fabrikatuak izateko. Tratamendu termikoak austenizazio eta tenplaketa eta ordu beteko iraoketa hirukoitzatan datzate. Gogordura sekundarioaren tontorra gasean sinterizatutako laginetan hutsekoetan baino 85°C ere gorago gertatzen zen. Lortutako gogortasun gorena 1011 HV10-koa izan zen gasean sinterizatutako Px30-ean eta 943 HV 10-koa hutsekoetan. Haustura-zailtasuna neurtzeko Barker-ek proposatutako "v' -hozka duten probeta zilindriko motzeko metodoa erabili zen. % 40 'YR-a zutenean tentsioen intentsitate-faktorea 18 MPaNFm-ekoa izan zen Px3OS-an eta 24 MPa- m-koa Px30 gasean sinterizatutakoetan. Hondar-austenita kopurua % 5-ekoa bakarrik zenean, ordea, K1 e = 16 MPa'-ekoa (Px30S) edo 13 MPa'-ekoa (Px30) bakarrik gertatu zen. Hutsean ez zen aurkitu honen hondaraustenita kopuruaren aldakuntza handia, beraz, KI, = 15 MPa-~m (% 5 i'R, bai Px30-aren bai Px30S-aren kasuan). Lau puntutako makurdura saiakuntzei dagokienean, hausturarekiko erresistentzian eragin gehien zuen parametroa materialaren akatsak zirela ikusi zen, hauek hutsuneak eta zikinkeria zirelarik bereziki. Hortaz, bai hasierako hautsen garbitasuna bai erabilera axolatia garrantzi handikoak dira material ona lortzeko. Plastizidadea kontutan izan zen hausturarekiko erresistentzia kalkulatzeko, kontutan hartzen ez bazen lortzen zen erresistentzia (itxurazko erresistentzia) % 20-a ere handiagoa agertzen bait zen. Isurpen-tentsioa, bestalde, hondar-austenita kopuruaren menpekoa da. Fase martentsitiko eta austinitikoak kontutan izanaz nahasi-lege bat aplikatuz martensitaren isurpen-tentsioa handiegia lortu zen, baina hondar-austenita kopuru handiagoetan lege hau egokia agertu zen. Azkenik, hondar-austenita edukin handietan saturazio bat gertatzen zen, bai elastikotasun moduluarena bai haustura-zailtasunarena, beste autorek ere aurkitu duten bezala.

Se analiza el comportamiento a sinterización y ante los tratamientos térmicos y las propiedades mecánicas de dos aceros rápidos de herramientas de grado M, Px30 y Px30S. Para el estudio de la sinterización se tuvo en cuenta la temperatura y atmósfera de sinterización y el efecto de la adición de un 0.2 % C elemental a los polvos, siendo el tiempo de sinterización constante e igual a 60 min. Las atmósferas consideradas fueron vacío y mezcla gaseosa industrial, de composición 90 %N 2, 9 % H2 y 1 % CH4. Se alcanzaron densificaciones del 99 % de la teórica, encontrándose que para ambos tipos de acero la temperatura mínima a la que se obtuvo dicha densidad (Temperatura óptima de Sinterización) fue 25-30°C menor al sinterizar en gas que en vacío. También la adición de grafito redujo la TOS 10-15°C en vacío y 20-25°C en gas. Otros efectos de la nitrogenación de los aceros fue el incremento en la cantidad de austenita retenida (de 10 a 60%) y la sustitución de parte del carbono de los carburos de vanadio, MC, por nitrógeno, produciéndose carbonitruros de vanadio. Estos carbonitruros, son más finos y dispersos que los MC e impiden el crecimiento de grano al sobresinterizar en gas. Este hecho, junto con el retraso en la aparición de eutécticos lleva a una ampliación del rango o "ventana de sinterización", lo que hace a los aceros rápidos sinterizados en gas aptos para ser fabricados en hornos de control no muy estricto de temperaturas. Los tratamientos térmicos consistieron en austenización y temple y revenidos triples de 1 hora cada uno. Se encontró que el pico de endurecimiento secundario se producía en las muestras sinterizadas en gas hasta a 85°C por encima del correspondiente a muestras sinterizadas en vacío. Las durezas máximas alcanzadas fueron de 1011 HV 10 para el Px30 sinterizado en gas y 943 HV10 para el sinterizado en vacío. Para medir la tenacidad a la fractura se utilizó el método propuesto por Barker con probetas cilíndricas cortas con entalla "chevron". Se encontró que para un 40 % YR el factor de intensidad de tensiones era de 18 MPaVm para el Px30S y de 24 MPa~m para el Px30 sinterizados en gas, mientras que cuando la cantidad de austenita retenida era de sólo el 5 %, KIc = 16 MPaVni (Px30S) ó 13 MPa~m (Px30). En vacío no se obtuvo una variación tan grande de la cantidad de austenita retenida, con lo cual KI c = 15 MPavm (5 % 'YR, tanto para el Px30 como para el Px30S).