ferritas perlitas austenitas

Estas son las tres palabras que cualquier metalúrgico o científico de materiales ve constantemente. Pero cuando empiezas a trabajar con metal real, especialmente en la producción de equipos, te das cuenta de que hay un abismo entre el diagrama de estado ideal y lo que hay sobre la mesa del taller. Muchas personas, especialmente los ingenieros jóvenes, creen que han comprendido la teoría y que ya pueden predecir propiedades. Pero en realidad lo mismoperlitaen la fundición del cuerpo de la trituradora y en la viga laminada son, disculpe, dos grandes diferencias. O tomemosaustenita— Todo el mundo conoce su estabilidad en los aceros inoxidables, pero cuando se fabrican componentes de gran tamaño para equipos de minería, donde la resistencia al impacto a bajas temperaturas es importante, se empieza a valorar los aceros austeníticos de una manera completamente diferente, se busca un equilibrio con la ferrita para que no aparezcan grietas por choque térmico.

De la teoría al taller: donde empiezan los problemas

Recuerdo que hace unos diez años intentamos modernizar una caja de cambios en una de las antiguas fábricas. El cliente necesitaba una mayor resistencia al desgaste de los engranajes. Nos fijamos en el material: acero con un buen contenido de carbono; En teoría, debería haberse formado una buena estructura de placas finas.perlitadespués de un tratamiento térmico adecuado. Realizamos normalización, endurecimiento y revenido. En una microsección bajo un microscopio parece haber una hermosa estructura. Pero durante las primeras pruebas en el stand, el diente comenzó a desmoronarse. Comenzaron a resolverlo.

Resultó que la historia del metal no comenzó en nuestro horno. El tocho original se sobrecalentó durante el laminado y en la estructura quedaron restos de Widmanstätt. Nuestro tratamiento térmico no corrigió esto, simplemente lo “camufló”. La perlita se ha formado, pero todavía quedan zonas frágiles a su alrededor. Hasta aquí la teoría pura. Fue necesario cambiar completamente la cadena tecnológica, introducir efectos de homogeneización adicionales para nivelar la estructura antes del endurecimiento. Caro y lento, pero el resultado fue exitoso.

Este incidente me enseñó a adoptar una visión más amplia. Ahora queCorporación LONGICuando se trata de desarrollar o reparar un componente crítico, por ejemplo, el eje de un separador magnético, que opera en condiciones de desgaste abrasivo y cargas variables, no solo preguntamos por la calidad del acero. Necesitamos una historia: qué deformación sufrió, cómo se enfrió. De ello depende si podremos obtener la proporción deseada de ferrita y perlita en el producto final o si tendremos que optar por soluciones más complejas.

Austenita: no sólo para acero inoxidable

La austenita también está llena de mitos. Todos recuerdan inmediatamente la resistencia a la corrosión. Pero en equipos mineros que producenLONGI, la resistencia y la amortiguación de vibraciones suelen ser fundamentales. Por ejemplo, disponemos de puntos de fijación para electroimanes de potencia. La vibración de una trituradora o molino en funcionamiento es colosal. Usar acero al carbono ordinario aquí significa condenar la estructura a una falla por fatiga.

Intentamos utilizar aceros con austenita metaestable, que se transforman parcialmente en martensita durante la deformación. El efecto del endurecimiento por endurecimiento por trabajo. En teoría, genial. En la práctica, nos encontramos con el hecho de que el grado de conversión depende en gran medida de la temperatura de la propia unidad durante el funcionamiento. En verano, en un taller caluroso, se obtiene un resultado, en invierno, en una habitación sin calefacción, otro. La imprevisibilidad es lo peor de la ingeniería.

Como resultado, en los automóviles de producción a menudo abandonamos esos placeres en favor de otros más predecibles, aunque menos "de moda". materiales. Pero para pedidos especiales, donde las condiciones pueden controlarse estrictamente, continuamos con los experimentos. El equilibrio entre la ductilidad austenítica y la resistencia de la ferrita-perlita es una búsqueda constante.

Ferrita como base

OhferritaA menudo se habla de manera despectiva: suave, débil. Pero no puedes ir a ningún lado sin él. Esta es la fase que proporciona esa viscosidad, la capacidad de absorber la energía del impacto. En cucharones y dientes de excavadoras que experimentan cargas de choque, la presencia de un cierto volumen de ferrita blanda en la estructura no es una desventaja, sino una necesidad. Ralentiza el crack.

El problema es cómo controlarlo. La velocidad de enfriamiento después de la forja o la fundición es un parámetro clave. Anteriormente, en la antigua producción, muchas cosas se hacían “a ojo”: lo sacaban del horno, esperaban hasta que el color dejara de ser rojo brillante y luego lo metían en agua o aire. El resultado varió de un partido a otro. Ahora en un sitio modernoCorporación LONGIEn Fushun están tratando de evitarlo. Se están introduciendo líneas de enfriamiento controladas, especialmente para piezas fundidas de gran tamaño. Porque un marco de enfriamiento de 10 toneladas y un casquillo pequeño son universos diferentes desde el punto de vista de la cinética de las transformaciones de fase.

Se produjo un incidente desagradable con un lote de losas de cribado. El material parecía estándar, pero durante la instalación varias losas estallaron por un ligero impacto. La microestructura mostraba enormes granos de ferrita alargados que formaban una red casi continua a lo largo de los límites de los antiguos granos de austenita. Perlita dentro de los granos. Estructura frágil. La razón es un enfriamiento demasiado lento en un determinado rango de temperatura. El horno no funcionó correctamente y el control fue selectivo. Hubo que fundir todo el lote. Pérdidas, por supuesto. Pero esa experiencia vale mucho: te obliga a construir un sistema de control no solo en los puntos finales, sino también a lo largo de todo el recorrido del tratamiento térmico.

Perlita: sutilezas de dispersión.

La perlita es probablemente la más problemática en cuanto a dureza y resistencia al desgaste. Todo el mundo quiere conseguir perlita en placas finas, incluso parecida al sorbitol. Cuanto más pequeño, más duro. Pero aquí es donde entra en juego la tecnología. Para obtener perlita muy fina se necesita una velocidad de enfriamiento estrictamente definida y suficientemente alta. Para una gran parte, esto puede significar un enfriamiento repentino del aceite o incluso de una solución de polímero, lo que está plagado de altas tensiones residuales y deformaciones.

Esto es fundamental para los ejes de trituradora que fabricamos. Una curvatura de incluso un par de décimas de milímetro por metro de longitud puede provocar un desequilibrio y la destrucción de las unidades de rodamiento. Por lo tanto, a menudo hacemos un compromiso: permitimos perlita un poco más grande, pero realizamos un tratamiento isotérmico, por ejemplo, en un baño de sal a una temperatura ligeramente superior al inicio de la formación de martensita. Obtenemos bainita. La estructura es más compleja, pero sus propiedades complejas (resistencia, tenacidad, deformación mínima) suelen ser superiores a las de la perlita pura.

Esto no proviene de un libro de texto, donde todo está claramente dispuesto en los estantes. Esta es la cocina, donde la receta se adapta a la estufa y las ollas existentes. ExperienciaCorporación LONGI, que se viene acumulando desde 1993, ¿es precisamente la acumulación de este tipo de “recetas”? para diferentes tipos de equipos de minería. Una superficie total de 140.000 m2 y más de 1.200 empleados no son sólo números, es una oportunidad para realizar este tipo de experimentos y acumular estadísticas que luego forman la base de mapas tecnológicos.

Síntesis en un producto específico.

Como resultado, cuando se diseña una nueva máquina, por ejemplo, un separador magnético, no se piensa por separado en la ferrita, la perlita o la austenita. Piensas en áreas funcionales. Un tambor que está constantemente en contacto con la pulpa requiere la máxima resistencia a la abrasión, lo que significa un énfasis en las fases sólidas, posiblemente endureciendo la superficie a martensita. El marco, que soporta la carga principal, es donde la resistencia y la rigidez son importantes, lo que significa acero aleado de alta calidad con una estructura fina y uniforme garantizada después del endurecimiento volumétrico y el alto revenido. Y algunos soportes de montaje, donde la plasticidad es importante para amortiguar las vibraciones, se pueden dejar con una estructura más ferrítica.

Es este enfoque sistemático el que permite a la empresa producir alrededor de 4.000 unidades de equipos por año con características predecibles. Cada fase de un diagrama de estado deja de ser una abstracción y se convierte en una herramienta. Una herramienta que debes poder utilizar, conociendo todos sus caprichos. A veces el mejor resultado no es la fase que todo el mundo elogia en los libros de texto, sino aquella cuyo comportamiento has aprendido de tus propios errores y éxitos. Quizás esto sea lo principal que distingue la teoría de la práctica en nuestro trabajo con el metal.