110801 TT JUNIO N126.qxp:80378 TT-FEBRERO 08 ... - Metalspain

Por el contrario, la introducción de N en las etapas de difusióna las más altas temperaturas, produce un afinamientosustancial del grano en superficie comparadocon el proceso en vacío convencional. Cabe señalar quela proporción de austenita retenida en capa como consecuenciade la adición de Nitrógeno durante la cementaciónno dio lugar a un aumento significativo de la proporciónde Austenita Retenida en capa.Esta mejora del comportamiento en capa se ilustra en laFig. 1, correspondiente al acero S5A, cementado a1050ºC bajo vacío, con y sin adición de N durante lasetapas de difusión.3.1.2. Colada Industrial:Partiendo de los anteriores resultados, se definió unacomposición química para su fabricación industrial. Dichacomposición toma como base el acero de referencia20MnCr5, con adición de Nb. También se produjo unacolada de referencia (sin adición de Nb) a efectos decomparación.En la Tabla 6 se indica la composición de ambas coladas,así como la especificación de ZF para este producto.Toda la caracterización posterior con estos aceros se estárealizando sobre probeta en laboratorio, y sobre componentereal.Respecto a la composición química, el contenido de Nbse mantuvo en un nivel moderadamente bajo (0,035%en la especificación de fabricación), de modo que lafracción de Nb precipitada a la temperatura de cementaciónfuera suficientemente significativa como para ejercerel control (anclaje) sobre las fronteras de grano, peroevitándose la formación de carburos groseros en la capadurante la cementación bajo vacío a alta temperatura [2,3] que pudieran dar lugar a la fragilización de la superficie.Hasta la fecha, los resultados obtenidos sobre probetas ycomponentes fabricados con la colada industrial aleadacon Nb y cementados a 1050°C han sido correctos,desde el punto de vista del control del TGA.3.2. Forja semicaliente y cementación convencional(cem. Gaseosa a 950°C y temple en aceite).En este caso la investigación se ha centrado en el procesoindustrial específico de cliente para la fabricaciónmediante forja semicaliente de un componente de lajunta homocinética, que posteriormente es cementado auna temperatura de 950°C.El diseño del acero habitualmente utilizado para estapieza y cliente (balance de Al/N, para la formación deAlN) es tal que debe asegurar un correcto control del tamañode grano austenítico a la temperaturas de cementaciónutilizada en este caso (950°C). Así pues, la perdidade capacidad de controlar el crecimiento de granose relacionó con el proceso de forja semicaliente.Por tanto, el primer paso de la investigación fue caracterizarel perfil térmico de la forja para su simulación en laboratorio.En la Fig. 2 se muestra una termografía del proceso, y enla Fig 3 una representación del proceso simulado en elequipo Gleeble 1520 del laboratorio de I+D.Tabla 6: Composición química (% en masa) de las coladasindustriales de referencia (20MnCr5=ZF7) y modificada(20MnCr5+0,035%Nb). Se incluye la especificación habitualde este producto.Figura 2: termografía del componente forjado en semicaliente.El tratamiento de simulación de cementación utilizadoreproduce el proceso industrial del cliente, y se ilustra enla Fig. 4.En cuanto a las especificaciones sobre el proceso, se indicó:– Adición del Nb antes del vacío para asegurar su adecuadadistribución.– Alta temperatura de final de laminación (proceso convencionalde laminación)Las composiciones químicas ensayadas corresponden auna única calidad (16MnCr5). Se ensayaron muestras dediferentes coladas industriales con distintos contenidosde Al/N y Nb, como elementos formadores de precipitadospara el anclaje de las fronteras de grano.Los resultados obtenidos de la batería de ensayos realizadase resume esquemáticamente en la siguiente tabla,TRATAMIENTOS TERMICOS. SEP./OCTUBRE 2011 27