Integrantes: Angélica Castillo Camila Fuenzalida

Cristian NuñezOscar Rivera

Introducción

El Acero HADFIELD fue inventado por Sir Robert Hadfield en 1882, se trata de un acero Austenítico que contiene cerca de 1,2% C y 12% Mn. Son aleaciones no magnéticas extremadamente tenaces.El acero Hadfield dentro de sus propiedades combina alta dureza y ductilidad con una gran capacidad de endurecimiento por deformación y buena resistencia al desgaste. Inicialmente este tipo de acero presenta una resistencia a la fluencia de 345 a 415 Mpa por lo que restringe su uso para determinados trabajos.Sin embargo la gran característica de este acero es que eleva su dureza superficialmente si es sometido a impacto, sin presentar transformación martensitica

Robert Hadfield

Robert Hadfield nació el 28 de noviembre de 1858 en la ciudad de Sheffield en Inglaterra , metalurgista de Profesión

Dentro de sus grandes descubrimientos fue:

En 1882 descubre las Alecciones de hierro y manganeso

En 1884 descubre los aceros al Silicio los cuales revolucionaron el desarrollo de los aparatos eléctricos, al ser mas eficientes y poderosos

Características Acero Hadfied

Alta resistencia a la tracción y compresión

Combina alta dureza y ductilidad

Excelente resistencia al desgaste

Incomparable capacidad de endurecimiento por deformación plástica

Presenta una estructura austenitica capaz de aumentar su dureza inicial de 180 a 900 Brinell sin presentar transformación martensitica

2.0)Tratamiento y Microestructuras

Tratamiento Térmico de Endurecimiento

Calentar a una Temperatura lo suficientemente Alta.

Enfriamiento rápido en Agua Fría.

Figura 1 : Temple en agua de mandíbulas trituradoras de Acero Hadfield

Microestructuras

Figura N°2: Microestructura Acero Hadfield, atacada con picral 4% 100X

Microestructuras

Figura N°3: Microestructura Acero Hadfield, atacada con picral 4% 200X

3.0) Usos

Usos

Minería

Perforación de pozos

Industria ferroviaria

Militares : vehículos blindados, Cascos.

Marina

4.0) Propiedades Mecánicas

Propiedades mecánicas

Tabla N°1: Comparación Propiedades Mecánicas

Designación del material (AISI)

CondiciónResistencia a la tensión (MPa)

Resistencia a la fluencia (MPa)

Ductilidad (%)Dureza Brinell

(HB)

1020 Estirado en frío 420 352 15 122

1040 Estirado en frío 552 490 12 160

1050 Estirado en frío 690 579 10 200

1117 Estirado en frío 476 352 20 138

1144 Estirado en frío 690 621 10 200

1213 Estirado en frío 517 340 10 150

12L13 Estirado en frío 483 414 10 140

ASTM A128 12%Mn Solución tratada 615 340 28 164

Propiedades mecánicas

Resistencia a la corrosión

Una de las deficiencias de los aceros Hadfield es su baja resistencia a la corrosión, pues se oxida rápidamente.

Si los aceros al manganeso son esenciales para una aplicación marina, se debe proteger el metal con un galvanizado.

5.0) Elementos Aleantes

Elementos Aleantes

Sustituyen un átomo de la red por otro diferente.

Otorgan características especiales (deseadas) a la aleación.

Desplazamiento curvas TTT, Ms y Mf.

Formación y estabilización de carburos.

Elementos Aleantes

Clasificación

1) Gammágenos: Expanden campo ϒ (Ni, Mn, C, N).

2) Alfágenos: (Cr, W, Mo, V, Nb, Ti) restringen campo ϒ.

Elementos Aleantes

Figura N°4 : Influencia de los elementos a) Gammágenos y b) Alfágenos sobre la forma del campo austenítico en sistemas binarios Fe-X.

Elementos Aleantes – Curvas TTT

Figura N°5: Curvas TTT (esquemáticas) para aceros: a) eutectoide, b) hipoeutectoide, c) hipereutectoide.

Elementos Aleantes - Desplazamiento Ms

Figura N°6: Variación de la Temperatura Ms con el contenido de Carbono y Manganeso

Elementos Aleantes

Manganeso

Favorece retención fase gamma luego del templado.

Potente desulfurador Fe.

Contribución moderada a la capacidad de endurecimiento en pequeñas cantidades (similar al Cr), bajo costo.

Elementos Aleantes

Molibdeno

Poderoso formador de carburos, mayor que Cr e incluso que W.

Gran contribución al endurecimiento, en concentración mayor a 1%.

Mejora la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la falla por creep.

Mejora resistencia a la corrosión en acero inoxidable v/s soluciones cloruradas.

Elementos Aleantes

Nitrógeno (*) N: Formación nitruros y carbonitruros, alta pN2.

Reactores hiperbáricos PN2> 0.1 MPa.

PN2 adecuada: evitar “blistering”, favorecer fases nitruradas.

HNS (High Nitrogen Steel). Posible endurecimiento por: SS(i), dispersión 2° fases, pp (nitruros). Interacción maclas/dislocaciones.

Elementos Aleantes – N

Tabla N°2: Composición química en porcentaje en peso y presión controlada de N2 durante la fusión del acero Hadfield (Iglesias-Schulz),

Tabla N°3: Coeficientes n de endurecimiento por deformación mediante compresión (ajuste Hollomon, Iglesias-Schulz).

Elementos Aleantes – N

Grafico 1: Curvas de esfuerzo-deformación bajo compresión de los aceros estudiados (Iglesias-Schulz).

Elementos Aleantes - N

Figura N° 7: Interacciones macla-dislocación a) formación de maclas libres en grano, b) formación de maclas por distorsión elástica en la matriz, c) y d) acomodamiento por torsión en la banda de deslizamiento de la matriz, e) acomodamiento por deslizamientos en la matriz, f) acomodamiento por deslizamiento en la matriz y macla (Iglesias-Schulz).

Elementos Aleantes - N

Figura N°8: Micrografías (OM) que evidencian los mecanismos de interacción macla-dislocación (Christian, Remy) para metales FCC: a) HSHN 5% deformación, b) 20%, c) 35%. (Iglesias-Schulz)

Conclusiones

Los aceros Hadfield combinan alta resistencia y ductilidad

Genera superficialmente una elevada dureza mientras que internamente mantiene su tenacidad.

La alta resistencia al desgaste esta relacionada con elementos de gran tendencia a la formación de carburos.

Mn estabiliza la austenita retardando la transformación martensitica

El Mn tiene la capacidad de ensanchar la región φ, por lo que los aceros con mas de un 12 % de Mn son Austeniticos.

Es un deber de los actuales investigadores el abocarse a definir y caracterizar a cabalidad la influencia que ejerce el nitrógeno en las propiedades mecánicas de los materiales,