Caracterización microestructural del acero de herramienta tipo S sometido a tratamientos isotérmicos de baja temperatura mediante técnicas electroquímicas y microscópicas. Trabajo de grado
El presente trabajo tuvo como objetivo principal evaluar la efectividad del electropulido (EP) y del electroataque (EA) como técnicas de preparación y revelado para la identificación de fases en aceros de herramienta tipo S modificados, tratados térmicamente mediante procesos de austemperado y templ...
- Autores:
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Ibargüen Lobo, Jisel Yanine
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad de Antioquia
- Repositorio:
- Repositorio UdeA
- Idioma:
- OAI Identifier:
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El presente trabajo tuvo como objetivo principal evaluar la efectividad del electropulido (EP) y del electroataque (EA) como técnicas de preparación y revelado para la identificación de fases en aceros de herramienta tipo S modificados, tratados térmicamente mediante procesos de austemperado y temple y partición (Q&P – por sus siglas en inglés quencing and partition). Los aceros estudiados fueron modificados principalmente con variaciones en los contenidos de silicio (Si) y cromo (Cr). Inicialmente, mediante análisis dilatométricos, se determinaron las condiciones óptimas de tratamiento térmico, identificando claramente las temperaturas críticas de transformación (Ms, Ac1 y Ac3). Posteriormente, se emplearon condiciones controladas de EP, usando electrolitos específicos compuestos por ácido fosfórico, ácido sulfúrico y glicerina, así como tiempos variables de ataque; adicionalmente, se llevaron a cabo EA con soluciones ácidas basadas en ácido crómico al 10%. Las muestras fueron caracterizadas por microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX), con el fin de correlacionar la morfología de las fases con los parámetros de preparación superficial. Los resultados evidenciaron que la técnica de EP permite eliminar eficazmente la deformación mecánica superficial, mejorando la calidad del ataque químico posterior. No obstante, se observaron limitaciones en muestras con alto contenido de martensita, debido a la elevada reactividad electroquímica de esta fase y a la segregación química inherente al material, lo que incrementó la heterogeneidad microestructural. Asimismo, el EA con ácido crómico mostró dificultades asociadas a la formación de capas de óxido superficial que impedían un revelado claro de las fases. En conjunto, se concluyó que el EP, complementado con ataque químico convencional, es una herramienta prometedora para mejorar la diferenciación de fases en aceros de herramientas tratados térmicamente, mientras que el EA requiere ajustes adicionales en sus parámetros operativos para una aplicación efectiva. |
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Posteriormente, se emplearon condiciones controladas de EP, usando electrolitos específicos compuestos por ácido fosfórico, ácido sulfúrico y glicerina, así como tiempos variables de ataque; adicionalmente, se llevaron a cabo EA con soluciones ácidas basadas en ácido crómico al 10%. Las muestras fueron caracterizadas por microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX), con el fin de correlacionar la morfología de las fases con los parámetros de preparación superficial. Los resultados evidenciaron que la técnica de EP permite eliminar eficazmente la deformación mecánica superficial, mejorando la calidad del ataque químico posterior. No obstante, se observaron limitaciones en muestras con alto contenido de martensita, debido a la elevada reactividad electroquímica de esta fase y a la segregación química inherente al material, lo que incrementó la heterogeneidad microestructural. Asimismo, el EA con ácido crómico mostró dificultades asociadas a la formación de capas de óxido superficial que impedían un revelado claro de las fases. En conjunto, se concluyó que el EP, complementado con ataque químico convencional, es una herramienta prometedora para mejorar la diferenciación de fases en aceros de herramientas tratados térmicamente, mientras que el EA requiere ajustes adicionales en sus parámetros operativos para una aplicación efectiva.The main objective of this work was to evaluate the effectiveness of electropolishing (EP) and electroetching (EA) as preparation and revealing techniques for phase identification in modified S-type tool steels, thermally treated by austempering and quenching and partitioning (Q&P) processes. The steels studied were primarily modified with variations in silicon (Si) and chromium (Cr) content. Initially, dilatometric analysis was used to determine the optimal thermal treatment conditions, clearly identifying the critical transformation temperatures (Ms, Ac1, and Ac3). Subsequently, controlled EP conditions were applied using specific electrolytes composed of phosphoric acid, sulfuric acid, and glycerin, as well as varying etching times; additionally, EA was performed with acidic solutions based on 10% chromic acid. The samples were characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD) to correlate phase morphology with surface preparation parameters. The results demonstrated that the EP technique effectively eliminates superficial mechanical deformation, improving the quality of the subsequent chemical etching. However, limitations were observed in samples with high martensite content due to the electrochemical reactivity of this phase and the inherent chemical segregation in the material, which increased microstructural heterogeneity. Furthermore, EA with chromic acid showed difficulties associated with the formation of superficial oxide layers that hindered clear phase revelation. In conclusion, it was determined that EP, complemented by conventional chemical etching, is a promising tool for improving phase differentiation in thermally treated tool steels, while EA requires additional adjustments in its operational parameters for effective application.procesamiento de metales por tratamientos térmicosPregradoIngeniero de Materiales60 páginasapplication/pdfUniversidad de AntioquiaIngeniería de MaterialesDepartamento de Ingeniería MetalúrgicaMedellín, ColombiaFacultad de IngenieríaCampus Medellín - Ciudad Universitariahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Caracterización microestructural del acero de herramienta tipo S sometido a tratamientos isotérmicos de baja temperatura mediante técnicas electroquímicas y microscópicas. Trabajo de gradoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPTexthttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/draftE. E. M. Valenzuela, F. R. Torres, and A. C. Franco, “Cambio de las propiedades mecánicas del acero mediante tratamiento térmico de temple, para manufactura de elementos de máquinas,” South Florida Journal of Development, vol. 3, no. 5, pp. 6138–6147, Oct. 2022, doi: 10.46932/sfjdv3n5-034.I. de Diego-Calderón, I. Sabirov, J. M. Molina-Aldareguia, C. Föjer, R. Thiessen, and R. H. Petrov, “Microstructural design in quenched and partitioned (Q&P) steels to improve their fracture properties,” Materials Science and Engineering: A, vol. 657, pp. 136–146, Mar. 2016, doi: 10.1016/j.msea.2016.01.011.F. Hajyakbary, M. J. Santofimia, and J. 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Antioquiaaplicacionbibliotecadigitalbiblioteca@udea.edu.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