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miento completo de solubilización, temple y maduración,sobre los valores de dureza y sobre la microestructura de piezasobtenidas por moldeo, con el objeto de estudiar la posibilidadde regeneración de las mismas.2. Parte experimentalPara el desarrollo de este trabajo se han utilizado diferentespiezas de AlSi 12 obtenidas mediante moldeo por inyección(Fig. 1) que han sido designadas como:M1: piezas moldeadas en condiciones óptimas y tratamientostérmicos adecuados, consideradas como piezas de referencia.M2: piezas inyectadas con deficiencias debidas a parámetrosde inyección no controlados y enfriadas inmediatamenteen agua tras la inyección.M3: piezas similares a M2, enfriadas al aire tras la inyección.Tabla 1: Composición química de las muestras estudiadasLa composición química de la aleación utilizada para la fabricaciónde todas las piezas aparece en la Tabla 1La forma de las piezas y las zonas de control aparecen en laFig.1.Fig.1. Fotografía de las piezas inyectadas: a) vista superior, b) vistainferior.2.1. Tratamientos térmicosSe han realizado, en primer lugar, tratamientos de maduracióninmediatamente tras la inyección, con el fin de intentaraumentar la dureza por precipitación de compuestos endurecedores.Para ello han sido sometidas a dos procesos diferentesde maduración: 170 °C durante 6 horas y 155 °C durante24 horas.Por otro lado, otro grupo de muestras han sido sometidas aun tratamiento térmico T6, que incluye el tratamiento de solubilizacióna 510 °C durante 2 horas, temple en agua templada(60 °C) y envejecimiento o maduración a 170 °C durante6 horas.2.2. Estudio microestructural y de durezasEl estudio microestructural de las diferentes muestras se harealizado mediante microscopía óptica. Para ello previa-mente se llevó a cabo la preparación metalográfica, mediantecorte, embutición, desbaste, pulido y ataque químicode las mismas. El ataque químico de las muestras se ha realizadocon HF 0.5%.Para la determinación de la dureza se ha utilizado el métodoBrinell, de acuerdo a la norma UNE-EN 65<strong>08</strong>-1, utilizandouna bola de 2,5 mm de diámetro y una carga de 62,5 Kg.Los resultados microestructurales y de dureza obtenidos despuésde cada uno de los tratamientos han sido comparadoscon los de varias muestras inyectadas y tratadas en condicionesconsideradas como óptimas.3. Resultados y discusiónEn la Fig.2 se muestran las micrografías de las zonas más representativasde las muestras estudiadas.La muestra M1 presenta una estructura correcta, constituidapor una matriz de Alα, con precipitación homogénea deabundantes cristales de Si globalizado. Aunque de escasaimportancia, se aprecian algunas estructuras de tipo eutéctico,de aspecto laminar, que forma el aluminio con otroselementos de aleación. Estas características microestructurales,junto con la ausencia de defectos (porosidades y microrechupes),nos indican que los parámetros del proceso demoldeo se han controlado correctamente, y que tras la inyecciónla pieza ha sufrido un proceso de homogeneización.La muestra M2 presenta una estructura de solidificación singlobulización, en la que el silicio eutéctico aparece generalmenteen forma de agujas. Se aprecian numerosos cristalesde gran tamaño de silicio primario, debidos a una falta dehomogeneización del líquido. Se observan numerosas zonascon estructura eutéctica del aluminio y otros elementos dealeación así como numerosos defectos internos, como poros,microrechupes, inclusiones de gran tamaño y segregaciones,los cuales debilitan considerablemente al material.Estos defectos, son debidos principalmente a la falta de optimizaciónde los parámetros de inyección y a una falta de homogeneización.A su vez, la estructura de la periferia es muy diferente a la delnúcleo, debido a un enfriamiento muy rápido tras el moldeo,lo que da lugar a una estructura más fina en las zonas periféricas.Esto se traduce en importantes diferencias de durezaen las diversas partes de la pieza.Los valores de dureza de las piezas defectuosas, enfriadas enagua y aire tras el proceso de inyección y de la pieza de referenciaaparecen en la Tabla 2.Como puede apreciarse, los valores de dureza obtenidos enla pieza de referencia son un 50% superiores a los valores delas muestras M2 y M3, las cuales presentan valores de durezasimilares. Estos resultados, junto con las característicasmicroestructurales comentadas anteriormente nos indicanque la pieza de referencia ha sufrido una solubilización decompuestos endurecedores y una posterior maduración,además del tratamiento de globulización del silicio antes22TRATAMIENTOS TERMICOS. SEP./OCTUBRE 2011
Fig.2. Micrografías de lasmuestras: a) Estructura generalde la muestra M1, b) Estructurageneral de la muestra M2 y c)Detalle de algunos defectos deM2. Ataque HF 0.5 %. 560xmencionado. Esto ha permitido mejorar las característicasmecánicas y microestructurales de la aleación. Por el contrario,las muestras M2 y M3, al no haber sido tratadas térmicamentetras el proceso de inyección, han quedado con unadureza notablemente más baja.Tabla 2. Valores de dureza Brinell HB 2,5/62,5Los estudios realizados sobre la variación de la dureza y lamicroestructura han permitido comprobar que el tratamientoT6 permite obtener valores de dureza ligeramente superioresa las obtenidas mediante tratamientos de maduración tras lainyección. Con este tratamiento se consigue una disgregaciónmás regular de elementos disueltos en estado de sobresaturación,que provocan el endurecimiento en la etapa demaduración. Además, en la etapa de solubilización se producela eliminación de tensiones propias del producto solidificado,la disolución de los constituyentes estructurales eutécticosen los bordes de los granos y esferoidización delsilicio. Estas transformaciones microestructurales han potenciadolas características mecánicas de la aleación aumentandola dureza y plasticidad de la misma.Por tanto, este tratamiento térmico T6 podría considerarsecomo un tratamiento de regeneración parcial de piezas condefectos microestructurales producidos en el proceso de inyección.Por el contrario el tratamiento de maduración aunqueproduce un incremento de dureza en torno a un 20% conrespecto a valores iniciales, no se considera de gran interés,ya que la estructura obtenida, principalmente formada por estructuraseutécticas, presenta una fragilidad muy elevada.4. Conclusiones3.1. Tratamientos TérmicosLos tratamientos de maduración a diferentes temperaturastras la inyección, así como el tratamiento T6 (solubilización,temple y maduración artificial), se han realizado sobre lasmuestras M2, enfriadas en agua. Los valores de dureza de estasmuestras tratadas térmicamente aparecen en la Tabla 3.Tabla 3. Valores de dureza Brinell HB 2,5/62,5 tras los diferentestratamientos térmicosLa dureza de las piezas inyectadas puede aumentar en tornoa un 20%, al ser sometidas a un tratamiento de envejecimientoa 170 °C durante 6 horas. Sin embargo, la estructuraacicular del silicio y la elevada cantidad de defectos que presentanestas piezas proporcionan al material una elevada fragilidad.Mediante el tratamiento térmico T6 con tiempos de solubilizaciónelevados se consigue una regeneración parcial de lasmuestras estudiadas, produciéndose una importante modificaciónestructural y un incremento de dureza entorno al30% con respecto a los valores iniciales. La esferoidizacióndel Si y la eliminación de tensiones producidas en la solidificaciónpotencian las características mecánicas de la aleación,aumentando la plasticidad notablemente.5. ReferenciasLa estructura de las muestras sometidas al tratamiento T6aparece en la Fig.3.Figura 3. Micrografías de la muestra M2 templada y madurada a 170°C, 6h. Ataque HF 0.5%. a)560X y b)1400X.[1] F.A. Calvo, A.J. Criado, J.M. Gómez de Salazar y F. Molleda.“Influencia de los tratamientos térmicos de esferoidizaciónsobre la dureza de las aleaciones del sistema Al-Si”. Revista de Metalurgia, 21 (6), 1985.[2] Ping-hua et al. “Effect of microstructures on superplasticityof Al-11%Si alloy”. Transactions of nonferreous MetalsSociety of China. 17(2007) 509-513.[3] Suarez et al. “Caracterización microestructural y procesode selección mediante análisis atributivo de aleacionesAl-Si eutécticas y cuasi-eutécticas para fundición a presión”.Revistade metalurgia, Vol. 43, nº 4, 2007, pp310317.Servicio Lector 34■TRATAMIENTOS TERMICOS. SEP./OCTUBRE 2011 23
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