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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO Tema A2a Materiales: Recubrimiento de cono quebrador de mineral mediante el proceso de soldadura SMAW. Recubrimiento de cono quebrador de mineral mediante el proceso de soldadura SMAW” López Baltazar Enrique Alejandro * , Alvarado Hernández Francisco a , Maldonado Ruiz Simitrio I. a , López Ibarra Alejandro a , Baltazar Hernández Víctor Hugo a , a Universidad Autónoma de Zacatecas, Av. López Velarde 801, Zacatecas, Zac. CP:98000. MEXICO. *[email protected] R E S U M E N El Acero Hadfiel (AH), se utiliza en componentes tales como martillos y conos quebradores para la obtención de grava, y actualmente la minería busca en minimizar y controlar las tasas de desgaste. Los componentes sujetos a desgaste por fricción, desgaste por abrasión e impacto-abrasión, después de un periodo de tiempo necesitan ser restaurados. El proceso de soldadura SMAW (Shielded Metal Arc Welding) es un método para reparar estos componentes. En esta investigación se utilizan tres tipos de electrodos: al Mn, al Cr y alto Cr, donde se evalúa la composición química de los electrodos, microestructura y microdureza de los tres depósitos de soldadura y por otra parte el desgaste por fricción y abrasión del AH, así como de los tres depósitos de soldadura mediante las pruebas de desgaste por el método de espiga sobre disco (pin on disk). Palabras Clave: Acero Hadfield, SMAW, microestructura, microdureza, desgaste por ficción y abrasión. A B S T R A C T AAustenitic Mn Hadfield (HS) steel is employed in components such as hammers and cone crushers for obtaining gravel, recently mining sector is looking for minimizing and controlling wear rates. Components subjected to friction wear and abrasion and impact-abrasion wear after a period of time would need to be refurbished. Shielded Metal Arc Welding (SMAW) is a method for repairing those components. In this research three electrode rods have been utilized: Mn, Cr and high Cr base, in which the chemical composition of the electrodes are evaluated, the microstructure and microhardness of three weld deposits are also evaluated and, on the other hand, friction wear and abrasion of HS, as well as sliding wear behavior through pin on disk configuration is employed to evaluated the three weld deposits. Keywords: Austenitic Mn Hadfield Steel, SMAW, Microestructure, Microhardness, Wear testing and abrasion testing. Nomenclatura: Acero Hadfield (AH), Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido-Shielded Metal Arc Welding (SMAW), Corriente continua con electrodo positivo-Continuous Direct Electrode Positive (CDEP), American Foundry Society (AFS), Microdureza Vickers-Hardness Vickers (HV), Dureza Rockwell Hardness Rockell C (HRC). 1. Introducción En la actualidad los aceros resistentes al desgaste y a la abrasión han mantenido su ritmo creciente, convirtiéndose en segmentos muy atractivos tanto para fabricantes como para comerciantes. Por ello se utilizan los aceros hadfield (AH) para diversas actividades en la industria de la construcción y minería [1]. Los AH son utilizados en elementos, implementos o dispositivos de máquinas de construcción, que se utilizan en diversos trabajos en la industria, como son: martillos, conos, equipos de movimientos de tierra y excavación, como son las palas de excavadoras, palas de bulldozer, cuchillas de motoniveladoras y tractores de orugas [2]. Por lo que resulta de suma importancia cualquier trabajo que vaya encaminado a la recuperación por proceso soldadura de piezas fabricadas con AH. Las propiedades mecánicas de los AH son: alta resistencia a la tracción, compresión, alta ductilidad y tienen excelente resistencia al desgaste. Este acero es el único que combina alta resistencia y ductilidad con gran capacidad de endurecimiento por deformación y usualmente buena resistencia al desgaste por impacto [3-5]. ISSN 2448-5551 MM 20 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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MEMORIAS DEL XXIII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 20 al 22 DE SEPTIEMBRE DE 2017 CUERNAVACA, MORELOS, MÉXICO

Tema A2a Materiales: Recubrimiento de cono quebrador de mineral mediante el proceso de soldadura SMAW.

“Recubrimiento de cono quebrador de mineral mediante el proceso de soldadura SMAW”

López Baltazar Enrique Alejandro*, Alvarado Hernández Francisco

a, Maldonado Ruiz Simitrio I.

a,

López Ibarra Alejandroa, Baltazar Hernández Víctor Hugo

a,

aUniversidad Autónoma de Zacatecas, Av. López Velarde 801, Zacatecas, Zac. CP:98000. MEXICO.

*[email protected]

R E S U M E N

El Acero Hadfiel (AH), se utiliza en componentes tales como martillos y conos quebradores para la obtención de grava,

y actualmente la minería busca en minimizar y controlar las tasas de desgaste. Los componentes sujetos a desgaste por

fricción, desgaste por abrasión e impacto-abrasión, después de un periodo de tiempo necesitan ser restaurados. El

proceso de soldadura SMAW (Shielded Metal Arc Welding) es un método para reparar estos componentes. En esta

investigación se utilizan tres tipos de electrodos: al Mn, al Cr y alto Cr, donde se evalúa la composición química de los

electrodos, microestructura y microdureza de los tres depósitos de soldadura y por otra parte el desgaste por fricción y

abrasión del AH, así como de los tres depósitos de soldadura mediante las pruebas de desgaste por el método de espiga

sobre disco (pin on disk).

Palabras Clave: Acero Hadfield, SMAW, microestructura, microdureza, desgaste por ficción y abrasión.

A B S T R A C T

AAustenitic Mn Hadfield (HS) steel is employed in components such as hammers and cone crushers for obtaining gravel,

recently mining sector is looking for minimizing and controlling wear rates. Components subjected to friction wear and

abrasion and impact-abrasion wear after a period of time would need to be refurbished. Shielded Metal Arc Welding

(SMAW) is a method for repairing those components. In this research three electrode rods have been utilized: Mn, Cr

and high Cr base, in which the chemical composition of the electrodes are evaluated, the microstructure and

microhardness of three weld deposits are also evaluated and, on the other hand, friction wear and abrasion of HS, as

well as sliding wear behavior through pin on disk configuration is employed to evaluated the three weld deposits.

Keywords: Austenitic Mn Hadfield Steel, SMAW, Microestructure, Microhardness, Wear testing and abrasion testing.

Nomenclatura: Acero Hadfield (AH), Soldadura por arco eléctrico con electrodo revestido-Shielded Metal Arc Welding (SMAW), Corriente continua

con electrodo positivo-Continuous Direct Electrode Positive (CDEP), American Foundry Society (AFS), Microdureza Vickers-Hardness Vickers (HV),

Dureza Rockwell –Hardness Rockell C (HRC).

1. Introducción

En la actualidad los aceros resistentes al desgaste y a la

abrasión han mantenido su ritmo creciente, convirtiéndose

en segmentos muy atractivos tanto para fabricantes como

para comerciantes.

Por ello se utilizan los aceros hadfield (AH) para

diversas actividades en la industria de la construcción y

minería [1]. Los AH son utilizados en elementos,

implementos o dispositivos de máquinas de construcción,

que se utilizan en diversos trabajos en la industria, como

son: martillos, conos, equipos de movimientos de tierra y

excavación, como son las palas de excavadoras, palas de

bulldozer, cuchillas de motoniveladoras y tractores de

orugas [2]. Por lo que resulta de suma importancia

cualquier trabajo que vaya encaminado a la recuperación

por proceso soldadura de piezas fabricadas con AH. Las

propiedades mecánicas de los AH son: alta resistencia a la

tracción, compresión, alta ductilidad y tienen excelente

resistencia al desgaste. Este acero es el único que combina

alta resistencia y ductilidad con gran capacidad de

endurecimiento por deformación y usualmente buena

resistencia al desgaste por impacto [3-5].

ISSN 2448-5551 MM 20 Derechos Reservados © 2017, SOMIM

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1.1. Justificación

Este proyecto se realizó con el fin de abordar la

problemática que se presenta en las empresas que utilizan

máquinas y equipos de trituración de mineral, sometidos a

altas tasas de desgaste. Se pretende realizar la recuperación

de sus conos quebradores (mantle) y los tazones (bowl) de

los AH (ver Fig. 1). Ya que éstos se desgastan con rapidez,

por lo cual, se busca implementar un proceso alternativo

para controlar y minimizar dichas tasas de desgaste, y por

consiguiente, mejorar la productividad de la empresa.

Por otra parte, se disminuirán el número de paros para

mantenimiento y los costos, al evitar el reemplazo de los

componentes dañados cada 13 días que asciende a

$120,000 MN aproximadamente, y asimismo, los

resultados de este trabajo de investigación podrán ser

implementados a otros componentes en la industría

minería.

Figura 1 –Principio de operación de la quebradora tipo cono (mantle)

y se muestran zonas del desgaste por proceso de trituración[6].

1.2. Objetivos

Realizar una comparación de tres tipos de depósitos de

soldadura mediante el proceso SMAW, los electrodos

comerciales a considerar son: electrodo al Mn, al Cr y al

alto Cr. Evaluar la composición química, microestructura y

propiedades mecánicas de cada uno de los depósitos y del

AH. Y finalmente obtener la resistencia al desgaste por

fricción y abrasión, mediante las pruebas de desgaste por el

método de espiga sobre disco de cada uno de los depósitos.

2. Materiales, equipos y métodos

Al material utilizado en esta investigación se le realizó el

análisis de composición química por el método de

espectrometría por chispa, donde se encontró que está

dentro de los rangos nominales de los aceros con alto

contenido de Mn del tipo hadfield y la norma ASTM A128,

donde el rango del Mn resultó en 18%[7,8](ver Tabla 1).

Tabla 1 – Composición química % en peso.

C Si Mn Cr Mo Ni

0.010 0.42 18 2.38 0.11 0.027

Para el análisis metalográfico se prepararon las muestras

y se establecieron planos de referencia. Para encapsular las

muestras se utilizó polvo termoplástico transparente

(lucita), lijas de SiC (60, 100, 500 y 1200 μm), Al2O3 de

0.05μm, paño Dip-Floc para 0.05 μm y un ataque para

revelar la microestructura Vilella´s (100 ml CH3OH, 5 ml

de HCl y un 1g de C6H3N3O7) [9,10].

Para la realización de las pruebas de microdureza, se

utilizó un microdurómetro SHIMADZU con una carga

aplicada de 2.942N y un tiempo de permanencia de 10

segundos.

Los parámetros de soldadura utilizados para la

aplicación de los depósitos de soldadura con electrodo al

Mn fueron corrientes de 100 hasta los 220A con CDEP,

variaciones en los diámetros de 3.1 a 3.9 mm de los

electrodos, velocidad de avance de 99.8 mm/min. El

tiempo de enfriamiento con chorro de agua en los cordones

posterior a la aplicación fue de 58s y la temperatura

posterior al enfriamiento fue de 46°C. Se obtuvieron

cordones con una longitud de 130.1 mm y un ancho de

11.1 mm.

Para el electrodo al Cr se utilizó una corriente de 220 A

CDEP, variaciones en los diámetros de 3.1 a 3.9 mm de los

electrodos, velocidad de avance de 92 mm/min. El tiempo

de enfriamiento fue de 60s y la temperatura posterior al

enfriamiento fué de 45°C. La longitud del cordon fué de

169 mmy un ancho de 10 mm.

Finalmente para electrodo al alto Cr la corriente fué de

150A CDEP, el diámetro del electrodo de 3.9 mm,

velocidad de avance de 117 mm/min. El tiempo de

enfriamiento de 36s y resultaron cordones con una

longitud y ancho de 207 mm y 8.7 mm respectivamente.

Los cortes de los depósitos de soldadura y muestras para

desgaste se realizaron mediante una electroerosionadora

CNC, tipo hilo modelo BKDK marca Titanium. Los

parámetros utilizados son: pico de corriente de 2A, 90V, un

ancho de pulsos de 5µs y un avance de 3 mm/min.

Para la prueba de desgaste por fricción por el método de

espiga sobre disco (pin on disk), se utilizó la norma ASTM

G99 [11], se colocaron las muestras en un sujetador

buscando un contacto uniforme entre la superficie del disco

de AISI D2 y el material de prueba, se aplicó una carga a la

muestra de 5 kg a 400 rpm y tiempos de exposición de 15

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min para posteriormente realizar la medición de peso,

como se muestra en la Fig. 2.

Figura 2 – Sistema para la prueba de desgaste mediante el método de

espiga sobre disco (pin on disk).

Las pruebas de desgaste por abrasión se basaron de

acuerdo a la norma ASTM G65 [12]. El principio es pasar

arena sílice entre la muestra sometida a una carga y un

tambor vulcanizado para generar un ambiente por abrasión.

Los parámetros utilizados son arena sílice con una

granulometría ASF 50/70 y un flujo de 300g/min, una

carga de 5 kg, a 200 rpm durante un tiempo de exposición

de 5min, al finalizar las muestras se pesaban. En la Fig. 3,

se muestra el dispositivo donde se realizó la prueba de

abrasión que consta de una tobera donde se almacena la

arena, el ducto de alimentación, el disco de caucho, sistema

de carga y el porta-muestras.

Figura 3– Sistema para la prueba de desgaste mediante el método de

abrasión.

3. Análisis y discusión de resultados

3.1 Microestructura

En la Fig. 4, se presenta la microestructura del acero al Mn,

en la cual se observa predominantemente la fase austenita

con una fina dispersión de posibles carburos localizados al

interior de los granos. El tamaño de grano promedio de la

fase austenita es de 685 μm. La presencia de maclas de

deformación al interior de los granos de la matriz de

austenita se visualizan en dos direcciones primordialmente

y a un ángulo de 100° aproximadamente una de otra. Por

otra parte, la geometría de los carburos tiende a ser esférica

y tienen un tamaño aproximado de 25μm. Se obtuvieron

durezas del acero al Mn resultando en un promedio de

301.5 HV y 30.05 HRC.

Figura 4 –Microestructura del acero hadfield..

3.2 Blindaje de cono quebrador de mineral mediante

proceso de soldadura SMAW.

3.2.1 Análisis químico de los electrodos

Se obtuvo la composición química de la varilla de los tres

tipos de electrodos al Mn, al Cr y al alto Cr (Tabla 1). Se

observa una similitud notoria en la composición química,

por tanto se deduce que el material de los distintos

recubrimientos de los electrodos son los que aportan los

elementos que producen las variaciones de la composición

química de los depósitos de soldadura.

Tabla 1. Análisis químico de los electrodos al Mn, en % en peso.

Tipo de

Electrodo

C Si Mn Cr Mo Ni

Mn

Cr

Alto al Cr

0.067

0.090

0.095

0.125

0.131

0.13

0.36

0.384

0.386

0.026

0.052

0.016

<0.010

0.021

<0.010

0.041

0.052

0.015

En la actualidad, se emplea ampliamente el AH, con

algunas variaciones en su composición que implican el

aumento del contenido del % de C, el cual aumenta la

resistencia al desgaste, pero se hace cada vez más difícil

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evitar la precipitación de los carburos durante el

enfriamiento rápido. Al adicionar Cr, no hay un incremento

significativo en la resistencia a la fluencia, pero aumenta la

estabilidad de los carburos a la alta temperatura, por lo que

se tiene que incrementar la temperatura desde 1010 °C

hasta 1120 °C, para una disolución completa de los

carburos [7].

3.2.2Pruebas no destructivas a los cordones de soldadura

En la Fig. 5(a), se observa el depósito con el electrode al

Mn, en la que se muestra un poro de tamaño considerable

al final del depósito, además se pueden observar pequeños

poros en el centro del cordón de poca profundidad. En Fig.

5(b), se muestra el depósito de electrodo al Cr, en la que se

observa que el cordón, debido a la posición de aplicación y

a la destreza del soldador presenta escurrimiento, además,

se pueden apreciar pequeños poros y grietas a lo largo del

depósito. Para el caso del cordón aplicado con el electrodo

al alto Cr mostrado en la Fig. 5(c), se observan grietas

transversales a lo largo del depósito y algunas porosidades.

Figura 5 – Prueba no destructiva mediante líquidos penetrantes al

cordón con electrodo (a) al Mn, (b) al Cr y (c) al alto Cr.

3.2.3Macroestructuras

El análisis de los resultados de los depósitos de soldadura

comienza con las observaciones macroestructurales. En el

análisis macroestructural, se puntualizan tres regiones

distintas en las muestras con los distintos depósitos de

soldadura, las cuales son: zona enel centro del cordón

(ZCC), zona afectada térmicamente (ZAT) y metal base

(MB).

Para el análisis macroestructural de la pieza con el

depósito de soldadura mediante el electrodo al Mn, el

tamaño promedio de grano de este es de 10 mm en el

sustrato de AH, por otro lado, en el cordón de soldadura se

observa un crecimiento dendrítico, con un ancho del

cordón de 13 mm, una sobremonta de 5 mm y una

penetración de 0.7 mm (ver Fig. 6(a)).

En el depósito de soldadura con electrodo al Cr, cuyo

tamaño promedio de grano es de 10 mm en el sustrato, este

depósito presenta una penetración de aproximadamente 2

mm con una sobremonta del depósito de 4 mm, como se

exhibe en la Fig. 6(b). Y el depósito de soldadura con

electrodo al alto Cr, se muestra que el tamaño de grano se

conserva de 685µm, similar al material utilizado en esta

investigación. En cuanto a la aplicación se observa que el

ancho del cordón es de aproximadamente 12 mm, así como

una sobremonta de cordón de 5 mm, ver Fig. 6(c).

Figura 6 – Macroestructura de los depósitos de soldadura con

electrodos(a) alMn, (b) al Cr y (c) alto Cr.

3.2.4 Análisis químico de los depósitos de soldadura

En la Tabla 2, se muestra la composición química del

depósito con el electrodo al Mn, el cual presenta dicho

elemento como componente principal y aparece en un

16.32% de Mn, a su vez presenta otros elementos como el

C y Cr en un porcentaje bajo de 1.140 y 1.841

respectivamente. En la composición química del depósito

al Cr se obtuvo un contenido de 12.75% de Cr, aunque

también se presentan otros elementos con porcentajes

menores, tales como el Mn con un contenido de 11.25 % y

Ni con un 4.47%. Los resultados con el electrodo al alto Cr

destaca el contenido de Cr en un porcentaje de 22.31%, de

igual manera se tiene presencia de otros elementos

secundarios como los son el Mn con 4.6% y este depósito

contiene un contenido relativamente alto de C de 2.6%.

Tabla 2. Análisis químico de los depósitos en % en peso.

Tipo de

Electrodo

C Si Mn Cr Mo Ni

Mn

Cr

Alto al Cr

1.140

0.6

2.6

0.159

0.663

1.09

16.36

11.25

4.6

1.841

12.75

22.31

0.179

0.14

0.08

0.046

4.476

0.140

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3.2.5 Microestructura

Microestructura de los depósitos en la ZCC

En la Fig. 7, se observa la microestructura en la ZCC a

varios aumentos del depósito de soldadura al Mn, el

crecimiento columnar dendrítico es evidente en la Fig. 7(a).

Dentro de esta figura no se observa presencia de defectos

tales como grietas o porosidades. El grano columnar

austenítico mostrado en la Fig. 7(b) presenta algunas

maclas de deformación, así como la presencia de pequeños

carburos dispersos tanto en el borde de grano como en el

interior. Con base en los resultados de la composición

química mostrados en la Tabla 2, donde hay una cantidad

relativamente alta de Mn y C, que de acuerdo a la literatura

[12], se presume que los carburos presentes en la

microestructura de la Fig. 7(b), son fundamentalmente del

tipo MnC.

Figura 7 – Micrografía de la ZCC de depósito al Mn, (a) grano

columnar típico de un depósito de soldadura a 100x y (b) se muestra

maclas y carburos disperses a500x.

En el análisis de la microestructura presente en la ZCC

del depósito de soldadura al Cr, cabe destacar que se

encuentra un crecimiento dendrítico columnar, el cual es

visible en la Fig. 8(a). También en la Fig. 8(b) se aprecia el

grano austenítico alargado así como la dispersión de

carburos intragranulares, tomando como referencia la

literatura [13], así como en la Tabla 2 en la que se muestra

el análisis químico del depósito, el cual arroja un contenido

moderado de Cr alrededor del 11% y tomando en cuenta el

color blanquecino de los carburos se presume que son

carburos ricos en Cr del tipo .

Figura 8 – Micrografía de la ZCC del depósito al Cr, (a) grano

columnar de grano autenitico a 100x y(b) a 500x haypresencia de

carburos intergranulares de Cr.

Al analizar la muestra del depósito con electrodo al alto

Cr (Fig. 9), se aprecia un crecimiento dendrítico similar al

encontrado en la Fig. 7(a). La diferencia entre estos

electrodos se puede ver en la Fig. 9(b), en la cual se

observan carburos intragranulares al igual que en la Fig.

8(b), solo que para este depósito en particular el tamaño de

los carburos es mayor, lo cual es atribuible al mayor

contenido de Cr que se encuentra en el depósito al alto

cromo basados en la Tabla 2. Dichos carburos también

presentan cambios tanto en su geometría, la cual es

alargada y en su coloración la que es más clara con

respecto a la matriz austenítica, por ello se presume

nuevamente que estos carburos son ricos en Cr del tipo

[14].

Figura 9 – Micrografía de la ZCC de depósito al alto Cr, (a) a 100x

crecimiento dendritico y (b) a 500x se observa en color blanco

carburos de Cr en una matriz austenítica.

Microestructura de los depósitos en ZAT

En la Fig. 10, se observa la ZAT con un aumento de 500x

del depósito de soldadura con electrodo al Mn. En la parte

media de la Fig. 10, se aprecia una línea de fusión la cual

divide la parte de la solidificación y la parte del material

base. En la parte inferior de la línea de fusión comienza la

formación de un crecimiento dendrítico columnar y la

presencia de pequeñas incrustaciones de carburos y por

arriba de la línea de fusión se observa la zona de

solidificación con abundante incrustaciones de carburos.

Figura 10 – Micrografía a 500x de ZAT en el depósito al Mn, se

observa la zona de solidificación con abundante incrustaciones de

carburos debido a que se utilizó el electrodo al Mn.

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Dentro de la microestructura presente en la ZAT del

depósito con electrodo al Cr, se aprecia en la parte central

de las imágenes la línea de fusion. Esta línea es la que

separa la parte de solidificación y la parte de metal base de

la soldadura y poniendo atención a la Fig. 11(a), se hace

evidente que de la línea de fusión hacia arriba comienza el

crecimiento dendrítico columnar. Para la Fig. 11(b) en la

parte superior de la línea de solidificación se observa un

crecimiento equiaxial a partir del cual, comienza el

crecimiento dendrítico columnar y en esta misma imagen

dentro de la zona de solidificación parcial, se encuentran

algunos carburos dispersos que presumiblemente son del

tipo . Ahora bien, si observamos la parte baja después

de la línea de fusión se aprecia la subestructura austenítica

del material base.

Figura 11 – Micrografía de la ZAT en el depósito al Cr, (a) línea de

fusión entre el material de aporte y el acero al Mn 100x y (b) se

muestra un cambio de tamaño de grano en la parte intermedia de la

fotomicrografía a 500x.

Analizando la microestructura presente en el depósito de

soldadura con electrodo al alto Cr, especialmente en la Fig.

12(a), se aprecia una estructura similar a la encontrada en

el depósito con electrodo al Cr (Fig. 11(a)), sólo que en

esta imagen es más notable la línea de fusión y se aprecia

claramente la división entre la parte del crecimiento

columnar dendrítico y la parte del acero al Mn. Para este

depósito en partícular se puede apreciar la aparición de

microgrietas dentro de la zona de solidificación parcial,

también dentro de la Fig. 12(b) se puede apreciar una

mayor cantidad de carburos dispersos justo por encima de

la línea de fusión y por debajo de ésta, es visible la matriz

austenítica del metal base.

Figura 12 – Micrografía de ZAT en el depósito al alto Cr, (a) se

exhibe una dos fisura en la parte intermedia, fotomicrografía

obtenida a 100x y (b) a 500x se muestra una fisura aproximadamente

de 10 µm de ancho.

3.2.5 Microdureza

Las primeras tres indentaciones de microdureza se

realizaron en la zona centro del cordón (ZCC), las

siguientes tres se realizaron en la zona afectada

térmicamente (ZAT) y las siguientes indentaciones se

realizaron en la zona del metal base (ZMB), tal como se

ilustra en la Fig. 13.

Figura 13 – Esquema de las regiones ZCC, ZAT y el acero al Mn

donde se realizaron las 13 indentaciones de microdureza Vickers.

A continuación se presenta en la Fig. 14 una gráfica

comparativa de los resultados de las 4 muestras sometidas

a prueba de microdureza, donde cabe mencionar que la

muestra con el depósito de alto Cr, fué en el que obtuvo los

valores más altos, así como, los resultados de microdureza

más bajos fueron los del electrodo al Mn.

Figura 14 – Gráfica de resultados de microdureza en la ZCC, ZAT y

ZMB (zona del metal base) para los electrodos al Mn, al Cr y al alto

Cr.

3.2.5 Resistencia al desgaste “espiga sobre disco” por

fricción y abrasión

En la Tabla 3 se presentan los resultados de las pruebas de

desgaste por el método de fricción, tanto para el acero al

Mn así como para los diferentes depósitos de soldadura, se

presentan valores de la tasa de desgaste por encima de uno,

tanto para el depósito con el electrodo al Mn y el depósito

con el electrodo al Cr, lo cual indica que estos depósitos se

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desgastan con mayor rapidez que el acero al Mn, sin

embargo para el caso del electrodo al alto Cr la tasa de

desgaste aparece en un valor mucho menor a uno, lo cual

nos indica que este depósito tiene una buena resistencia al

desgaste bajo la condición de desgaste por fricción.

Tabla 3. Resultados de pruebas de desgaste por fricción.

Tipo de

deposito

Número

de

muestra

Peso

inicial

(g)

Peso

final

(g)

Peso

perdido

(g)

Tasa de

desgaste

(g)

Metalbase

Metal base

Electrodo al Mn

Electrodo al Mn

Electrodo al Cr

Electrodo al Cr

Electrodo al alto Cr

Electrodo al alto Cr

1

2

1

2

1

2

1

2

32.8489

33.7002

36.4424

31.5695

36.2508

30.038

34.6331

29.7074

32.8038

33.6466

36.3961

31.5033

36.1492

29.9268

34.6313

29.7057

0.0451

0.0536

0.0463

0.0662

0.1016

0.1112

0.0018

0.0017

1

1

0.9381

1.3414

2.0587

2.2532

0.0364

0.0344

Por otro lado, en la Tabla 4 correspondiente a las

pruebas mediante la disposición espiga sobre disco para

abrasión, para esta disposición en la tasa de desgaste se

nota una tendencia en la que conforme el depósito de

soldadura aumenta su contenido de Cr, la tasa de desgaste

va en aumento por lo tanto para este caso la resistencia al

desgaste es igual o menor a la del acero al Mn.

Tabla 4. Resultados de pruebas de desgaste por abrasión.

Tipo de

deposito

Número

de

muestra

Peso

inicial

(g)

Peso

final

(g)

Peso

perdido

(g)

Tasa de

desgaste

(g)

Metalbase

Metal base

Electrodo al Mn

Electrodo al Mn

Electrodo al Cr

Electrodo al Cr

Electrodo al alto Cr

Electrodo al alto Cr

3

4

3

4

3

4

3

4

33.5396

32.8556

35.0258

35.8073

37.045

36.9912

34.5801

35.5522

33.4309

32.722

34.9129

35.6886

36.9195

36.8684

34.4448

35.4169

0.1087

0.1336

0.1129

0.1187

0.1255

0.1228

0.1353

0.1353

1

1

0.9319

0.9797

1.0359

1.0136

1.1167

1.1167

Se realizó una comparación entre las tasa de desgaste y

las durezas que presentaron los depósitos de soldadura, y se

observa que en el caso de la prueba de fricción, el electrodo

al Mn y al Cr obtuvieron un desgaste mayor al acero al Mn.

Cabe destacar que el electrodo con alto Cr presentó un

desgaste mínimo y en el caso de las pruebas de abrasion,

todos los electrodos sometidos a prueba presentaron un

desgaste similar al acero al Mn. Cabe señalar que el

electrodo al Cr presentó un desgaste menor al acero al Mn.

4. Conclusiones

Con base al análisis químico y al análisis microestructural

de los depósitos de soldadura, se observa que conforme se

incrementa el contenido de C y de Cr en la zona de fusión,

de manera sistemática también aumenta la fracción en

volumen y el tamaño de los carburos resultantes.

El análisis químico de la muestra soldada con el

electrodo de medio contenido de Cr, indica que el

porcentaje de C es relativamente menor con respecto a los

otros depósitos de soldadura, por lo que se observa una

influencia muy marcada en la disminución del valor de la

dureza en la zona de fusión.

Los resultados de las pruebas de deslizamiento por

fricción indican que la tasa de desgaste tiende a disminuir

conforme aumenta el contenido de C y Cr con un valor de

0.0354g, y conforme los valores de la dureza alcanzan 512

HV (49.6 HRC) en la zona de fusion.

Las pruebas realizadas bajo condiciones de

deslizamiento abrasivo indican valores muy consistentes en

la tasa de desgaste, de manera que los resultados son muy

parecidos a la tasa de desgaste del acero al Mn.

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