1.- Los aceros al carbono que se templan desde un estado bifásico son los de herramientas que se austenizan a una temperatura comprendida entre Ac
1 y Accm. A estas temperaturas la microestructura está formada por austenita y cementita, siendo esta última fase la minoritaria. De acuerdo con lo anterior, del primer párrafo se concluye que:
El estado de máximo alargamiento para un acero de herramientas es el que se alcanza tras el recocido de globulización. En este estado, las fases que coexisten son ferrita y cementita. Conforme a lo que se indica en el segundo párrafo del enunciado, el porcentaje de cementita será:
% Fe
3C = 1/49 x 100 x 9 = 18,
de modo que el porcentaje de carbono en el acero resulta:
%C = %C en Fe
3C x % Fe3C = 6,67 x 18/100 = 1,2
2.- Como se ha discutido en apartado anterior, los constituyentes que coexisten a temperatura de temple son austenita (98%) y cementita (2%). La composición de la austenita se obtiene despejando de la primera de las ecuaciones del apartado 1 tras sustituir %C por 1,2 y se llega a:
%C en
g = 1,09.
3.- La microestructura en el estado de máximo alargamiento está formada por glóbulos de cementita dispersos en una matriz de ferrita. Como el nital no colorea ni la ferrita ni la cementita, tras el ataque con nital solo se observaran los bordes de los glóbulos de carburo por un efecto de sombras.
Ver página 42 del libro de Metalografía.
4.- Tras el recocido de globulización, en los aceros al carbono se alcanzan durezas que están por debajo de los 210HB con resistencias que no llegan a los 70 kg/mm
2 y alargamientos cercanos al 10%.
5.- Tras recocido de austenización completa, el acero que se considera presenta una estructura que está formada por perlita y cementita. El contenido de carbono en la perlita se puede determinar teniendo en cuenta que la solubilidad del carbono en la perlita varía de forma lineal con la temperatura y que se conocen dos puntos de dicha recta: el de máxima solubilidad (2,2 % de C, 1145°C) y (1,09% de C, 800°C). La ecuación dela línea que limita el campo austenítico resulta:
de modo que a la temperatura de la transformación eutectoide (725°C) se tiene:
%C en perlita = 0,85.
Una vez que se conoce el contenido en carbono de la perlita, es inmediato calcular el porcentaje de microconstituyentes tras el recocido utilizando la regla de la palanca:
Tras el ataque con nital-3 la estructura aparece formada por una red blanca de cementita que contornea los granos oscurecidos de perlita. Ver micrografías en las páginas 47 y 48 del texto de Metalografía.
6.- Para diámetros menores de 30 mm, el normalizado de este acero conduce a estructuras sorbíticas con durezas entre 250 y 300HB y resistencias a la tracción que van de 85 a 100 kg/mm
2.
7.- Para aceros al carbono con %C entre 0,5 y 1,2 y en secciones pequeñas, se puede conseguir un buen compromiso entre resistencia y resiliencia por medio del austempering. En este tratamiento, las piezas previamente austenizadas se pasan a un horno de sales que se encuentra a una temperatura entre 400 y 250°C y se mantiene a esa temperatura hasta que la austenita se transforma en bainita. Una vez que la transformación ha terminado, se deja que las piezas enfríen al aire.
Esta estructuras bainíticas presentan resistencias que van de 160 a 230 kg/mm
2, durezas entre 40 y 60 HRC y alargamientos a la rotura variables entre el 10 y 1% dependiendo de la temperatura de transformación.
8.- El temple de los aceros de herramientas al carbono siempre va seguido de un revenido bajo. la temperatura de revenido se suele tomar entre 100 y 350°C dependiendo de las aplicaciones que se pretendan dar a la pieza que se está fabricando: las temperaturas menores se eligen cuando se busca máxima dureza mientras que las mayores se utilizan al buscar una dureza elevada con cierta tenacidad. En el primer caso se llega a durezas de 65HRC mientras que en el segundo, se alcanzan valores de 53 HRC.
Algunas aplicaciones típicas de este acero se pueden citar la fabricación de cuchillas de torno, de limas, de brocas, de hileras, de sierras para metales, de herramientas para grabar o de cuchillas para cortar papel