Microestructura del acero H13 después del temple

Lo que decide el temple

Un dado de H13 se austeniza en la región de 1010 a 1050 °C y luego se enfría a través del rango de transformación. En qué se convierte el acero durante el descenso depende de la velocidad con que atraviesa ese rango, y una sección gruesa no puede disipar calor en su superficie más rápido de lo que el núcleo puede ceder calor hacia ella.

El informe detrás de estos datos divide la curva de enfriamiento en dos ventanas. La velocidad entre 1750 y 1550 °F gobierna cuánto carburo MC precipita en los límites de grano austenítico. La velocidad entre 1550 y 750 °F gobierna la matriz, es decir, cuánta perlita, bainita y martensita queda en el dado.

Ambas ventanas se miden a continuación para los dos tamaños de bloque extremos del estudio, un cubo de 2 pulgadas y un cubo de 14 pulgadas, templados en diez medios que van desde un vacío estático hasta una solución de polímero diluida.

Microestructura de la matriz después del temple

Las cifras son el porcentaje de cada fase en la superficie del bloque y en su radio medio. B es bainita, M es martensita y P es perlita. Los resultados de gas son para nitrógeno y helio a 2 atm con una velocidad de gas de 3,400 pies por minuto, que es la condición que el informe usó para sus temples en gas. Los baños de sal y las dos soluciones de polímero son los medios más rápidos de la serie.

Perlita, bainita y martensita por medio de temple

Fuente, microestructuras de la matriz producidas en función del medio de temple para los dos tamaños extremos de bloque de acero H13, Tabla V, página impresa 2-16 del informe (página 33 del PDF).

B es bainita, M es martensita y P es perlita, y las cantidades dentro de cada celda son porcentajes. El informe indica que la superficie y el radio medio del bloque de 2 pulgadas son esencialmente idénticos. Las cifras de gas corresponden a nitrógeno y helio a 2 atm con una velocidad de gas de 3.400 pies por minuto. Solo es una tabla de referencia, no es una recomendación de Aobo Steel.

Precipitación de carburos en los límites de grano de austenita

Los carburos MC se forman en los límites de grano de austenita mientras el bloque permanece entre 1750 y 1550 °F, y un temple lento lo mantiene dentro de esa ventana durante más tiempo. El informe da la cantidad como una cifra en una escala de 0 a 100, donde un número más alto significa más precipitación en los límites. Los carburos en los límites de grano son el rasgo detrás de la pérdida de ductilidad y tenacidad al impacto que sigue a un temple lento, por lo que esta tabla se lee al revés que la anterior.

Precipitación de MC en los límites de grano según el medio de temple

Fuente, precipitación de MC en los límites de grano en función del medio de temple para los dos tamaños extremos de bloque de acero H13, Tabla IV, página impresa 2-15 del informe (página 32 del PDF).

Las cifras están en la escala de 0 a 100 que usa el informe, donde un número más alto significa más precipitación de carburos MC en los límites de grano de austenita. Las dos entradas de baño de sal aparecen solo en esta tabla, y el baño a 575 °F es el más rápido de los dos. Solo es una tabla de referencia, no es una recomendación de Aobo Steel.

Lectura conjunta de las dos tablas

En el cubo de 2 pulgadas, la superficie y el radio medio dan la misma lectura, porque una sección tan pequeña no puede mantener una diferencia de temperatura a través de sí misma el tiempo suficiente para que importe. El temple al vacío deja la mayor cantidad de bainita, con 28% frente a 72% de martensita, y la cantidad disminuye con cada aumento en la velocidad de enfriamiento, hasta 2% en aceite de alta velocidad. Ambas soluciones poliméricas llevan ese bloque a totalmente martensítico.

En el cubo de 14 pulgadas los mismos medios se comportan de manera muy diferente. El radio medio queda entre 25% y 72% de bainita sea cual sea el temple, porque el calor tiene que viajar hacia afuera a través del propio acero y la superficie deja de controlar el núcleo. En la superficie solo la solución UCON A al 10% alcanza totalmente martensítico, y el temple al vacío es lo suficientemente lento como para dejar perlita en la estructura en ambas posiciones.

La precipitación de MC va en sentido contrario. El temple al vacío puntúa de 91 a 98 en la escala, y las dos soluciones poliméricas puntúan 0 en la superficie de ambos bloques. En el radio medio del cubo de 14 pulgadas todo temple queda entre 92 y 98, que es el mismo mensaje que la tabla de matriz leída en sentido opuesto, que el centro de un bloque grueso de H13 lo define el acero y casi nada el medio que lo rodea.

Datos de referencia relacionados

El grado al que pertenecen estos datos se describe en la página del acero para herramientas H13, y las velocidades de enfriamiento detrás de estas microestructuras están en la página de velocidades de enfriamiento del temple de H13. El resto del ciclo alrededor del temple está en la Guía de tratamiento térmico H13, con la dureza de servicio que debe alcanzar en la Tabla de dureza del H13. Cómo se ve un temple que sale mal se cubre en la página de agrietamiento de enfriamiento, los grados que se endurecen al aire quieto se separan en la página de acero para herramientas de templado al aire, y el aspecto de este mismo grado para fundición a presión está en la página de troqueles e insertos para fundición a presión.

Datos de referencia compilados de Improved Life of Die Casting Dies of H13 Steel by Attaining Improved Mechanical Properties and Distortion Control During Heat Treatment (J. F. Wallace y D. Schwam, informe final del Departamento de Energía de EE. UU. DOE/ID/13320-3, octubre de 1998). La tabla de precipitación de MC en los límites de grano está impresa en la página 2-15 y la tabla de microestructura de la matriz en la página 2-16 de ese informe. Ambas se leyeron de las imágenes de las páginas y no de una capa de texto automática.