laminación
Según Artímez y colaboradores, la precipitación de carburos
M7C3en aceros tipo HSS similares sólo se produce a bajas velocidades de solidificación. Por el contrario, las altas velocidades
de solidificación, como las que tienen lugar en el proceso de
colada de los rodillos, promueven la precipitación de carburos
ricos en Mo y W. La figura 3 muestra las curvas obtenidas en
ensayos DTA realizadas a aleaciones similares a dos velocidades de solidificación distintas. La línea punteada corresponde a
una velocidad de solidificación de 10 °C/min, mientras que la
curva representada con la línea continua corresponde a una de
50°C/min.
Figura 1. Fracción molar de las
fases presentes para la aleación
estándar.
Figura 2. Fracción molar de las
fases presentes para la aleación
nueva.
Es evidente que el pico mostrado por la muestra enfriada a
50°C/min a una temperatura de 1276°C y que corresponde a
la precipitación del eutéctico en el que se forma el carburo M2C,
no existe en la muestra enfriada a 10°C/min.
La tabla 3muestra el volumen calculado en % de las principales fases presentes, tanto en la aleación estándar como en la
nueva.
Figura 3. Curva DTA [5].
Tipo de Carburo
Aleación estándar
Nueva aleación
MC
11,2
11,5
M6C (M2C)
2,8
5,6
M7C3
3,0
2,5
Total sinM7C3
14,0
17,1
La nueva aleación muestra, según la simulación, un inicio de
la solidificación ligeramente inferior al de la aleación estándar,
1305 °C y 1320 °C respectivamente. El eutéctico en el que se
forma el carburo MC tiene lugar en ambas aleaciones a la misma temperatura de alrededor de 1280 °C.
La mayor diferencia en ambas aleaciones la encontramos en la
precipitación del eutéctico M6C. Esta reacción se presenta en
la aleación estándar a unos 1160 °C mientras que en la nueva
aleación esta sucede a una temperatura próxima a los 1230 °C.
Esto supone que, bajo las mismas condiciones de enfriamiento, el tiempo disponible para el crecimiento de la fase MC es
menor en la nueva aleación. Lo que significa una estructura de
solidificación más fina.
Algunas investigaciones realizadas en aleaciones similares por
el Prof. Matsubara [3] y confirmadas por Boccalini [4], demuestran
que el eutéctico M6C no se forma, precipitando en su lugar el
carburo metaestable M2C.
Posteriormente y a una temperatura aproximada de 1000 °C
para la aleación estándar y de 980 °C para la aleación nueva,
se produce la reacción eutéctica que da lugar a la formación del
carburo M7C3.
26 HIERRO y ACERO/AIST MÉXICO
Si consideramos que el eutéctico M7C3 no se forma como
consecuencia de las altas velocidades de solidificación existentes en el proceso de colada de los rodillos, tenemos que la nueva aleación muestra un contenido total de carburos de 17,1%
frente al 14 % de la aleación estándar.
Pruebas en la Planta Piloto
En ESW contamos con una planta piloto para la producción de
prototipos. Los principales equipos son un horno de inducción
de 45 kg y una máquina de centrifugación vertical. Normalmente todos los desarrollos de nuevas aleaciones y la optimización
de las existentes, comienzan con la fabricación de prototipos
en esta planta. También contamos con 6 pequeños hornos de
tratamiento térmico en los que podemos reproducir los tratamientos térmicos aplicados a los rodillos en la planta industrial.
La figura 4 muestra la máquina de centrifugar, la coquilla especial utilizada para la fabricación de los prototipos y uno de los
prototipos fabricados en este proyecto.
Uno de los factores más importantes para garantizar el éxito a
la hora de transferir los resultados obtenidos en la planta piloto
a la industrial, es que las velocidades de solidificación obtenidas
en los prototipos sean similares a las alcanzadas en los rodillos,
de lo contrario, la microestructura obtenida puede ser completamente distinta.