Resistencia al desgaste y rendimiento durante procesos de extrusión a escala industrial de los aceros 100Cr6 y 21NiCrMo2 sometidos a tratamientos criogénicos

Resumen

  Se ha investigado los efectos de diferentes parámetros de tratamiento térmico y criogénico como la temperatura y el tiempo de mantenimiento sobre la microestructura (cantidad de austenita retenida) y la dureza de moldes de extrusión producidos a partir de los aceros 21NiCrMo2 y 100Cr6. La matriz de extrusión del acero 21NiCrMo2 se cementó durante 22,5 h en una atmósfera de gas (25% CO, 35% N_2, 40% H₂) a 920 °C. Al final del proceso de cementación, la temperatura se mantuvo a 850 °C, que es la temperatura de austenización, durante 2 h, seguido de enfriamiento en aceite a 80 °C, permaneciendo en aceite durante 45 minutos. No se realizó este proceso de cementación para los moldes de extrusión fabricados con el acero 100Cr6. En este acero solo se llevó a cabo el tratamiento de austenización a la temperatura de 850 °C (manteniendo durante 2 h). Los moldes de acero que se fabricaron con aceros los 21NiCrMo2 y 100Cr6 se trataron posteriormente de manera criogénica a -120 °C durante 2 h y, posteriormente, se templaron a 150 °C durante 1,5 h. Como resultado del tratamiento criogénico, la dureza del acero 21NiCrMo2 aumentó hasta los 840 Hv y mejoró la resistencia al desgaste de la superficie de la matriz de extrusión. La cantidad de austenita residual disminuyó del 20% al 6% después del tratamiento criogénico. Por efecto del proceso criogénico, la dureza superficial de la muestra de acero 100Cr6 aumentó a ~870 Hv, lo que supone un incremento del 4,5%, debido a la transformación de la austenita residual a martensita. La pérdida de masa durante el ensayo de desgaste de las matrices de extrusión endurecidas se redujo de 0,1420 mg a 0,0221 mg. El valor de resistencia al impacto medido en esta condición fue de 20 J. El acero 100Cr6 después del tratamiento criogénico se usó para extruir 12 toneladas de aleación de Al en una prensa industrial. Esta cantidad de material es un 30% inferior a la del acero para herramientas para trabajo en caliente. Por otro lado, el acero 100Cr6 es más económico y el tratamiento térmico es más práctico. El rendimiento durante el proceso de extrusión del acero 21NiCrMo2 fue un 50% inferior al del acero para herramientas de trabajo en caliente.