Predicción de dureza en piezas construidas con acero templado y revenido
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[1] Universidad Nacional de San Juan
Universidad Nacional de San Juan
Argentina
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- Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 13, Nº 2, 2009, págs. 25-45
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Prediction of hardness in mechanical parts built with hardened and tempered steel
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Resumen
- español
Este trabajo tiene como objetivo desarrollar una herramienta computacional sencilla, que permita predecir propiedades mecánicas en puntos de una pieza sometida a un tratamiento de temple y revenido. Para ello, se tiene en cuenta la información suministrada por autores como J.S Kirkaldy [1], C. Bates et al. [2], M.
Gergely et al. [3], y los trabajos de W. Jominy et al. [4], M. Grossman [5] y otros. Sobre la base de esa información, se procura desarrollar un método de cálculo, que permita obtener los valores de dureza que tendrán puntos a lo largo del diámetro de una pieza, luego de haber sido sometida al proceso de revenido que siempre debe aplicarse después de un temple. La metodología utilizada consiste en adjudicar a los puntos de la pieza templada, la dureza que tienen los puntos de una probeta Jominy de la misma composición química que se enfrían con la misma velocidad, extendiendo la similitud si ambos son revenidos después de manera idéntica.
Para la comparación de velocidades de enfriamiento entre pieza y probeta, en el instante que pasan por 705ºC, se utiliza un algoritmo desarrollado a partir del método de volúmenes finitos. La dureza de los puntos de las probetas Jominy revenidas a temperaturas variables, se calcula teóricamente con ecuaciones polinómicas, desarrolladas a partir del tratamiento de datos experimentales y teórico/ideales, utilizando como modelo del trabajo al acero SAE 4340H. Todos estos elementos se pueden introducir en una herramienta computacional que solo requiera los datos necesarios para definir: a) el acero utilizado b) el diámetro de la pieza, c) los tratamientos térmicos a que la misma será sometida. El proceso informático debe proveer como resultado, la predicción del valor de dureza que tendrá el material en cualquier punto de un redondo representativo de la sección de la pieza, con un margen de error aceptable.
- English
The objective of the work is to predict the “U curve” of hardness of a cylindrical part, built in steel quenched and tempered to temperatures understood between 190 and 670ºC. It is assumed that a point of a quenched part has the same hardness that a point that cools down at the same speed, in a Jominy test probe of the same chemical composition, extending the similarity if the compared points are tempered at the same temperature and time. For the comparison of cooling speeds at 705ºC between part and test probe, a finite volumes algorithm is used. The hardness of the points of the Jominy test probes, tempered at variable temperatures, is calculated theoretically with formulas developed starting from the treatment of experimental and theoretical/ideal data, deduced by use of the Just – Kirkaldy formulas, with a modification introduced by the authors, using as model a SAE 4340 steel. The influence of the time is calculated with the formula of Hollomon and Jaffe. All these elements were introduced in a computational tool that can be described in the following way: Entrance data: the diameter of the part, the chemical composition and the size of grain of the used steel, the severity of the quenching means, and the temperature and time of the foreseen tempering. Exit data:
Hardness HRc in points of the part diameter. That result will allow an appropriate selection, so much of the material, as of the variables of the thermal treatment.
- español
