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Durante las condiciones de operación de un equipo se pueden producir eventos fortuitos como incendios que exponen a sus componentes y materiales a temperaturas que pueden degradar sus propiedades mecánicas. Es por ello que uno de los aspectos críticos en la evaluación del daño que ha sufrido el componente, con la finalidad de verificar si puede o no continuar operando en servicio de manera segura, es la medición in situ de la dureza en diferentes puntos del material afectado. Sin embargo, cuando el acero se expone a temperaturas por encima de los 723°C las transformaciones microestructurales que se producen durante el ciclo térmico pueden alterar significativamente su microestructura y con ello sus propiedades mecánicas. En esas condiciones, la medición de dureza no es un criterio suficiente para asegurar que otras propiedades mecánicas, como la tenacidad, no han sufrido importantes modificaciones. En estos casos, y siguiendo la lógica de una inspección de campo, resulta indispensable recurrir a la metalografía “in situ” para complementar la evaluación. La presencia de múltiples fases y micro-constituyentes producto de calentamiento y enfriamientos fuera de las condiciones de equilibrio hace difícil su reconocimiento en condiciones de observación microscópica “in situ” y ello puede generar malas interpretaciones a menos que se cuente con patrones de microestructura/ dureza que faciliten el análisis y la toma de decisiones en campo.

El presente estudio muestra los resultados experimentales de analizar los cambios microestructurales en un acero AISI/SAE 1045 luego de ser sometido a diferentes ciclos térmicos incluyendo temperaturas dentro del rango de austenización incompleta con la finalidad de correlacionarlos con la velocidad de enfriamiento y con los valores de dureza obtenidos. Para ello, se empleó un ensayo Jominy modificado y se estimó las velocidades de enfriamiento, mediciones de dureza y se realizó el análisis de la microestructura por metalografía óptica para cada condición de ciclo térmico a temperatura ambiente.

El resultado obtenido es un patrón de microestructuras vs dureza que pueden ayudar a comprender las condiciones de ciclo térmico a las que pueda haber sido sometido dicho acero en condiciones que simulen una exposición severa al fuego. Se ha podido constatar también que, para determinados ciclos térmicos y a igualdad de dureza medida, la microestructura observada puede presentar grandes diferencias en microconstituyentes, concluyendo que, para las condiciones analizadas, la medición de dureza no es suficiente para evaluar el nivel de deterioro al que puede haber estado sometido el material por exposición a elevada temperatura y que la observación microestructural “in situ” puede resultar compleja si no se cuenta previamente con micrografías de referencia.

Referencias

1. ASME. ASME API 579-1/ASME FFS-1-2021 2021
2. Bhadeshia, Harry. “Physical Metallurgy of Steels”. United Kingdom: University of Cambridge. (2014)
3. Geroldo, Augusto. “Heat Transfer Numerical Modeling During Jominy End-quench Test of The Sae 1045”. In 12th Brazilian Congress of Thermal Engineering and Sciences. ABCM – Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas. Belo Horizonte, 14 de noviembre (2008)
4. Higuera, Oscar. “Thermal simulation in Cosmoworks of Steel put under test of hardenability Jominy”. Scientia et Technica Año XIII. Colombia, vol. 1, num. 25, pp. 231 – 236 (2007)
5. Lopez, E. “Predicción del perfil de dureza en probetas Jominy de aceros de medio y bajo carbono”. Revista Mexicana de Ingeniería Química. México, vol. 12, núm. 3, pp. 609 – 619 (2016)
6. Moreno, Sender. Comparación microestructural de los aceros 1020, 1045 y 8620 templados desde temperaturas inter-críticas y revenidos. Tesis de licenciatura en Ingeniería Mecánica. Bogotá: Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica Ingeniería Mecánica (2018).

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