Determinación del efecto del diámetro de discos en acero AISI 1020 y AISI 8620 cementados con carbón vegetal, en el espesor y en el comportamiento de la dureza de la capa cementada

Este documento presenta los resultados del proceso de cementación sólida con carbón vegetal realizado en discos de acero AISI 1020 y AISI 8620 con el objetivo de determinar los efectos de la variación del diámetro de los discos en las propiedades mecánicas del material (dureza superficial) y en el e...

Full description

Autores:: Ovalle Escobar, Marcelo

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2022

Institución:: Universidad de Ibagué

Repositorio:: Repositorio Universidad de Ibagué

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Estudio del comportamiento al desgaste de aceros 1018 y 8620 recubiertos mediante un proceso de cementación sólida. Cusco: 8° Congreso iberoaméricano de ingeniería mecánica. Ballesteros, M. N. (2005). Tecnología de proceso y transformación de materiales. Barcelona: ediciones UPC. Belzunce, F. J. (2001). Aceros y fundiciones: Estructuras, transformaciones, tratamientos térmicos y aplicaciones. Oviedo: Universidad de Oviedo. Betancourt, D., Jiménez, S., & Ferreiro, A. M. (2019). Efecto de la permanencia a la temperatura de cementado en un acero 8620 sobre la profundidad efectiva de la capa cementada y la distribución de la microdureza. Mazatlán: Universidad Autónoma de Zacatecas. Boris, K. O., & Konstantin, Z. S. (1998). New Steels. Bearing Steels: Into the 21st Century, 307-320. Ccorimanya, E., & Ticona, J. (2015). Elaboración de granulados para cementación solida del acero empleando materiales cementantes y activadores que no agreden el medio ambiente. Arequipa: Universidad nacional de San Augustín . Cía, general de aceros. (s.f.). Cía, general de aceros. Obtenido de Cía, general de aceros: https://www.cga.com.co/producto/acero-aisi-sae-1020 Cori Nina, F. (2009). Comportamiento a la fatiga de un acero SAE 1022 recubierto con capa carburada obtenido por cementación solida. Ciencia y desarrollo. Erdogan, M., & Priestner, R. (2002). Effect of martensite content,its dispersion, and epitaxial ferrite content on Bauschinger behaviour of dual phase steel. Mater Sci Technol, 18, 369– 76. Erdogan, M., & Tekeli, S. (2003). The effect of martensite volume fraction and particle size on the tensile properties of a surface-carburized AISI 8620 Steel with a dual phase core microstructure. Materials Characterization, IL(5), 445-454 Giordani, T., Clarke, T., Kwietniewski, C., Aronov, M., Kobasko, N., & Totten, G. (2013). Mechanical and Metallurgical Evaluation of Carburized,. Journal of Materials Engineering and Performance, XXII(8), 2304-2313. Gómez, L. (1991). Cementación en medio sólido - en caja. Informador técnico(SENA), 18. González, V., & Alfonso, J. (2016). Estudio comparativo del comportamiento mecánico del acero al utilizar carbones vegetales regionales eucalipto y shihuahuaco como materia prima cementante en piezas metálicas ferrosas de bajo contenido de carbono. Huancayo: Universidad nacional del centro de Perú. Higgins, R. (1991). Engineering Metallurgy. Londres: Edward Arnold Publishers Ltd. Kobasko, N. (2007). Limited—Hardenability Steels and New Heat Treating. Material Science & Technology 2007 Conference and. Detroit Krauss, G. (1991). Microstructure and properties of carburized steel. Metals handbook, 4, 363-375. Luna, J. S. (2005). Cementación solida en aceros. San Nicolás de los Garza: Universidad Autonoma de Nuevo León. Miranda, G., & Laura, R. (2016). Cementación solida de un acero de bajo carbono empleando carbón vegetal y conchas marinas como activador ecologico. Arequipa: Universidad Nacional de San Augustín. Oyetunji, A., & Adeosun, S. O. (2012). Effects of Carburizing Process Variables on Mechanical. J. Basic Appl. Sci, 8, 319–324. Paíno Plaza, A. (15 de 03 de 2022). UPCommons. Portal de acceso abierto al conocimiento de la UPC. Obtenido de UPCommons. Portal de acceso abierto al conocimiento de la UPC: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/5193/02_MemoriaI.pdf?sequence=3&isAllowed=y Piñeros, S., & Porras, W. (2016). Analisís de la influencia de la cementación en el tratamiento térmico de temple desde temperaturas intercrtíticas en un acero AISI 8620. Bógota: Universidad Francisco José de Caldas. Ramiréz Hernández, M. Á. (2012). Cementación sólida de aceros de bajo carbono utilizando gráfito natural y conchas de almejas como caralizador. Mexicali, Baja california: Universidad Autónoma de baja california. Rúben, S. (2006). Experimentación y valorización de la influencia de los elementos de aleación en la resistencia al desgaste de la capa dura en un proceso de cementación solida. México: Instituto Politecnico Nacional Songshun Steel. (s.f.). Songshun Steel. Obtenido de Songshun Steel: https://es.steelpurchase.com/8620-sncm220-16523-acero/ Supriyono, S. (2018). The effects of pack carburizing using charcoal on properties of mild steel. Sukoharjo: Universitas Muhammadiyah Surakarta Va Larre, R. O. (2001). Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario. Obtenido de Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario: https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/3-Difusion_en_solidos_v2.pdf
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De ambas referencias de aceros, la mitad fueron cementados utilizando carbón vegetal más carbonato de calcio en proporciones 60-40 % respectivamente y la otra mitad fueron cementados solo con carbón vegetal. Los resultados muestran que el cambio de diámetro y el medio cementante utilizado si afectan la dureza superficial de capa y el espesor de esta, obteniéndose mayor difusión del carbón con el incremento del diámetro de los discos. La mezcla con activador dio mejores resultados de dureza superficial, pero, la profundidad de capa fue menor que la alcanzada en la cementación con carbón vegetal.This paper presents the results of the solid cementation process with charcoal performed on AISI 1020 and AISI 8620 steel discs with the objective of determining the effects of the variation of the disc diameter on the mechanical properties of the material (surface hardness) and on the thickness of the cemented layer. A total of 40 discs were used for the process, 24 of AISI 1020 steel with diameters between 76.20 and 12.70 mm, and 16 discs of AISI 8620 steel, which for the purposes of this work and due to material availability, the final steel reference corresponds to AISI 8615 with diameters between 38.10 and 12.70 mm. Of both steel references, half were cemented using charcoal plus calcium carbonate in proportions of 60-40 % respectively and the other half were cemented only with charcoal. The results show that the change in diameter and the cementitious medium used do affect the surface hardness of the layer and its thickness, obtaining greater diffusion of the carbon with the increase in the diameter of the discs. The mixture with activator gave better results in surface hardness, but the layer depth was less than that achieved in the cementation with charcoal.PregradoIngeniero Mecánico1. Introducción.....13 1.1 Objetivo General.....14 1.1.1 Objetivo general.....14 1.1.2 Objetivos específicos.....14 2. Marco de referencia.....15 2.1 Marco teórico.....15 2.2 Estado del arte.....18 3. Materiales y equipos.....26 3.1 Materiales.....26 3.1.1 Acero AISI 1020.....26 3.1.2 Acero AISI 8615.....26 3.2 Equipos.....27 3.2.1 Sierra eléctrica G5018WA de YORK.....27 3.2.2 Torno paralelo EMCO modelo 110-1351.....27 3.2.3 Pulidora metalográfica GP-2 de Prazis.....28 3.2.4 Microscopio óptico trinocular Olympus upright BX51FM.....28 3.2.5 Micro durómetro NOVOTEST TB-MCV-1.....29 3.2.6 Horno Abarephor modelo 1200-220.....29 3.2.7 Cortadora metalográfica Q-3A.....30 4. Caracterización de la microestructura y dureza inicial de los aceros AISI 1020 y AISI 8620.....31 4.1 Preparación del material.....31 4.1.1 Corte y mecanizado de los discos.....31 4.1.2 Proceso de normalizado.....32 4.1.3 Pulido y ataque químico.....34 4.2 Obtención de imágenes metalográficas.....34 4.3 Toma de durezas.....35 5. Medición y análisis de la capa cementada luego del proceso de cementación en los discos de acero AISI 1020 y AISI 8620.....36 5.1 Molienda y tamizado del carbón vegetal.....36 5.2 Preparación de las cajas y discos para la cementación.....36 5.3 Cementación de los discos.....37 5.4 Toma de durezas a los discos cementados.....38 5.5 Preparación del material cementado.....38 5.5.1 Corte y encapsulado de probetas.....38 5.5.2 Pulido y ataque químico.....39 5.6 Toma de metalografías a las probetas cementadas.....40 5.7 Medición y análisis de la profundidad de capa cementada.....41 6. Evaluación del comportamiento mecánico del material cementado.....45 6.1 Evaluación de las durezas alcanzadas por los discos cementados.....45 7. Análisis de resultados.....46 8. Conclusiones y recomendaciones.....47 8.1 Conclusiones.....47 8.2 Recomendaciones.....48 9. Referencias bibliográficas.....4959 páginas.application/pdfOvalle Escobar, M. (2022). Determinación del efecto del diámetro de discos en acero AISI 1020 y AISI 8620 cementados con carbón vegetal, en el espesor y en el comportamiento de la dureza de la capa cementada. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5009https://hdl.handle.net/20.500.12313/5009spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaRiscado de Souza, L., Carneiro da Silva, W., Aurélio da Silva Júnior , S., de Sousa Machado, W., Nunes de Oliveira Júnior, J., & Rabelo, S. (2013). Estudo comparativo do potencial de ativação do carbonato de sódio e carbonato de cálcio na cementação sólida. Río de Janeiro: Faculdade Redentor.Apraiz Barreiro, J. (1949). Tratamientos térmicos de los aceros. Madrid: Nuevas Gráficas, S.A.AramideI, F. O., IbitoyeII, S. A., OladeleI, I. O., & BorodeII, J. O. (2009). Effects of carburization time and temperature on the mechanical properties of carburized mild steel, using activated carbon as carburizer. Materials Research, XII(4), 1516-1439.Askeland, D. (2002). Ciencia e ingeniería de los materiales. México: International Thomson Editores.Avner, S. (1990). Introducción a la metalurgia Física. México: McGraw-Hill.Ayala Rodriguéz, S., Villa, G., Rabasa, G., Castillo Sanchez, M., & Aguilar Sanchez, R. (2007). Estudio del comportamiento al desgaste de aceros 1018 y 8620 recubiertos mediante un proceso de cementación sólida. Cusco: 8° Congreso iberoaméricano de ingeniería mecánica.Ballesteros, M. N. (2005). Tecnología de proceso y transformación de materiales. Barcelona: ediciones UPC.Belzunce, F. J. (2001). Aceros y fundiciones: Estructuras, transformaciones, tratamientos térmicos y aplicaciones. Oviedo: Universidad de Oviedo.Betancourt, D., Jiménez, S., & Ferreiro, A. M. (2019). Efecto de la permanencia a la temperatura de cementado en un acero 8620 sobre la profundidad efectiva de la capa cementada y la distribución de la microdureza. Mazatlán: Universidad Autónoma de Zacatecas.Boris, K. O., & Konstantin, Z. S. (1998). New Steels. Bearing Steels: Into the 21st Century, 307-320.Ccorimanya, E., & Ticona, J. (2015). Elaboración de granulados para cementación solida del acero empleando materiales cementantes y activadores que no agreden el medio ambiente. Arequipa: Universidad nacional de San Augustín .Cía, general de aceros. (s.f.). Cía, general de aceros. Obtenido de Cía, general de aceros: https://www.cga.com.co/producto/acero-aisi-sae-1020Cori Nina, F. (2009). Comportamiento a la fatiga de un acero SAE 1022 recubierto con capa carburada obtenido por cementación solida. Ciencia y desarrollo.Erdogan, M., & Priestner, R. (2002). Effect of martensite content,its dispersion, and epitaxial ferrite content on Bauschinger behaviour of dual phase steel. Mater Sci Technol, 18, 369– 76.Erdogan, M., & Tekeli, S. (2003). The effect of martensite volume fraction and particle size on the tensile properties of a surface-carburized AISI 8620 Steel with a dual phase core microstructure. Materials Characterization, IL(5), 445-454Giordani, T., Clarke, T., Kwietniewski, C., Aronov, M., Kobasko, N., & Totten, G. (2013). Mechanical and Metallurgical Evaluation of Carburized,. Journal of Materials Engineering and Performance, XXII(8), 2304-2313.Gómez, L. (1991). Cementación en medio sólido - en caja. Informador técnico(SENA), 18.González, V., & Alfonso, J. (2016). Estudio comparativo del comportamiento mecánico del acero al utilizar carbones vegetales regionales eucalipto y shihuahuaco como materia prima cementante en piezas metálicas ferrosas de bajo contenido de carbono. Huancayo: Universidad nacional del centro de Perú.Higgins, R. (1991). Engineering Metallurgy. Londres: Edward Arnold Publishers Ltd.Kobasko, N. (2007). Limited—Hardenability Steels and New Heat Treating. Material Science & Technology 2007 Conference and. DetroitKrauss, G. (1991). Microstructure and properties of carburized steel. Metals handbook, 4, 363-375.Luna, J. S. (2005). Cementación solida en aceros. San Nicolás de los Garza: Universidad Autonoma de Nuevo León.Miranda, G., & Laura, R. (2016). Cementación solida de un acero de bajo carbono empleando carbón vegetal y conchas marinas como activador ecologico. Arequipa: Universidad Nacional de San Augustín.Oyetunji, A., & Adeosun, S. O. (2012). Effects of Carburizing Process Variables on Mechanical. J. Basic Appl. Sci, 8, 319–324.Paíno Plaza, A. (15 de 03 de 2022). UPCommons. Portal de acceso abierto al conocimiento de la UPC. Obtenido de UPCommons. Portal de acceso abierto al conocimiento de la UPC: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/5193/02_MemoriaI.pdf?sequence=3&isAllowed=yPiñeros, S., & Porras, W. (2016). Analisís de la influencia de la cementación en el tratamiento térmico de temple desde temperaturas intercrtíticas en un acero AISI 8620. Bógota: Universidad Francisco José de Caldas.Ramiréz Hernández, M. Á. (2012). Cementación sólida de aceros de bajo carbono utilizando gráfito natural y conchas de almejas como caralizador. Mexicali, Baja california: Universidad Autónoma de baja california.Rúben, S. (2006). Experimentación y valorización de la influencia de los elementos de aleación en la resistencia al desgaste de la capa dura en un proceso de cementación solida. México: Instituto Politecnico NacionalSongshun Steel. (s.f.). Songshun Steel. Obtenido de Songshun Steel: https://es.steelpurchase.com/8620-sncm220-16523-acero/Supriyono, S. (2018). The effects of pack carburizing using charcoal on properties of mild steel. Sukoharjo: Universitas Muhammadiyah SurakartaVa Larre, R. O. (2001). Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Rosario. 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Determinación del efecto del diámetro de discos en acero AISI 1020 y AISI 8620 cementados con carbón vegetal, en el espesor y en el comportamiento de la dureza de la capa cementada

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