Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Revisión de la base de datos de JMatPro 7.0.

Dicha revisión se realizó para identificar las propiedades conductividad térmica (k),

densidad (ρ), calor específico (Cp) y entalpía (H) en función de la temperatura para las

fases austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Pelita-Bainita. Dichas propiedades son intrínsecas

para dichas fases y lo que se espera al final de la revisión es que no dependan de la

velocidad de enfriamiento ni del tamaño de grano ASTM.

Los datos obtenidos para las fases puras antes mencionadas fueron graficados en función de

los datos suministrados a JMatPro que a continuación se muestran.

Tabla 1. Composición química del acero 5160

ElementosAcero AISI 5160

Composición %

C 0.56-0.64%

Cr 0.7-0.9%

Fe (Bal) 97.085- 97.84%

Mn 0.75-1%

Ni -

P ≤ 0.035%

Si 0.15-0.3%

S ≤ 0.04%

La composición química anterior se utilizó en ambos casos de revisión, además de los datos

de composición anteriores se consideró para el primer caso una velocidad de enfriamiento

de 50°C/s para el cálculo de las propiedades a los tamaños de grano ASTM 1, 4 y 8. Los

datos resultantes se muestran gráficamente a continuación.

1

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Fig.1- Capacidad calorífica (Cp) de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de tamaño de grano ASTM 1, 4 y 8.

Fig.2- Conductividad térmica (k) de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de tamaño de grano ASTM 1, 4 y 8.

2

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Fig.3- Densidad (ρ) de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de tamaño de grano ASTM 1, 4 y 8.

Fig.4- Entalpía (H) de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de tamaño de grano ASTM 1, 4 y 8. La entalpía de referencia (H=0) corresponde a la entalpía de la Perlita-Bainita a 25°C.

3

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Basados en el comportamiento de las propiedades que se muestran en las anteriores figuras,

podemos concluir que el tamaño de grano utilizado para el temple del acero AISI 5160, no

influye en los valores resultantes de las diferentes propiedades; conductividad térmica (k),

densidad (ρ), calor específico (Cp) y entalpía (H); de las fases puras formadas durante el

temple.

Bajo la misma composición mostrada en la Tabla 1 se realizaron nuevos cálculos para las

propiedades termofísicas de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita,

considerando para este segundo caso un tamaño de grano estándar constante ASTM4 y

valores de velocidad de enfriamiento de 1x10-8°C/s, 5 °C/s y 100 °C/s. Los resultados de los

cálculos se muestran gráficamente a continuación.

Fig.5- Calor específico de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de velocidad de enfriamiento de 1E-08 °C/s, 5 °C/s y 100 °C/s.

4

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Fig.6- Conductividad térmica de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de velocidad de enfriamiento de 1E-08 °C/s, 5 °C/s y 100 °C/s.

Fig.7- Densidad de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de velocidad de enfriamiento de 1E-08 °C/s, 5 °C/s y 100 °C/s.

5

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional

Unidad Saltillo

Fig.8- Entalpía de las fases Austenita (ɣ), Martensita (Ms) y Perlita-Bainita como función de la temperatura a valores de velocidad de enfriamiento de 1E-08 °C/s, 5 °C/s y 100 °C/s. La entalpía de referencia (H=0) corresponde a la entalpía de la Perlita-Bainita a 25°C.

De acuerdo a los resultados de los cálculos mostrados en las figuras anteriores

correspondientes al valor de las propiedades puras formadas durante el temple en función

de la velocidad de enfriamiento, podemos observar el mismo comportamiento que las

figuras que son función del tamaño de grano ASTM. Por lo cual podemos concluir y

validar la hipótesis que expresa que el tamaño de grano y la velocidad de enfriamiento no

afectan los valores de las diferentes propiedades de las fases puras; Austenita (ɣ), Martensita

(Ms) y Perlita-Bainita; formadas durante el temple.

6