Aquest treball estudia la influència dels tractaments tèrmics sobre la distribució de la mida del gra metal·logràfic en un acer inoxidable martensític classificat com a AISI 420 (0,39 C – 13,7% Cr). Per a això, s’han analitzat un total de 10 tipus de provetes diferents. Vuit d’aquestes provetes han estat sotmeses a diferents tractaments tèrmics al laboratori de la UPC (la meitat d’aquests tractaments han estat trempats en oli i l’altra meitat en nitrogen a -198 ºC), una altra ha estat tractada en fàbrica i, finalment, se n’ha analitzat una sense tractament tèrmic. Amb el propòsit d’ampliar la representativitat dels resultats, s’han analitzat dues mostres per tractament.

En el marc teòric s’integren tots els processos del tractament tèrmic i les seves conseqüències, com les propietats mecàniques que adquireix l’acer tractat. També s’hi tracta l’ancoratge de Zener, que representa les limitacions que exerceixen els carburs sobre el creixement de les fronteres de gra per a cada tractament tèrmic.

La preparació metal·logràfica s’ha dut a terme a partir de les provetes laminades mitjançant embotició, polit i electropolit en àcid oxàlic al 10 % per a una millor anàlisi de les fronteres de gra. Un cop al microscopi, es realitzen captures d’imatge amb un augment de 10×, que serviran per resseguir manualment els grans i posteriorment mesurar-ne la distribució d’àrees en micròmetres quadrats (µm²).

Els resultats mostren com tant l’augment de la temperatura com del temps de la primera fase del tractament tèrmic són factors que incrementen la mida del gra metal·logràfic. També s’observa com la criogenització durant el tremp dona lloc a grans més fins i de menor mida. Els resultats s’analitzen i es comparen mitjançant gràfics generats a partir de la informació extreta de les àrees per tal d’avaluar com afecten els diferents paràmetres del tractament.

Este trabajo estudia la influencia de los tratamientos térmicos sobre la distribución del tamaño de grano metalográfico en un acero inoxidable martensítico clasificado como AISI 420 (0,39 C – 13,7% Cr). Para ello, se han analizado un total de 10 tipos de probetas distintas. Ocho de estas probetas han estado sometidas a distintos tratamientos térmicos en el laboratorio de la UPC (la mitad de estos tratamientos han sido templados en aceite y la otra mitad en nitrógeno a -198 ºC), otra ha sido tratada en fábrica y, por último, se ha analizado una sin tratamiento térmico. Con el propósito de ampliar la representatividad de los resultados, se han analizado dos muestras por tratamiento.

En el marco teórico se integran todos los procesos del tratamiento térmico y sus consecuencias, como las propiedades mecánicas que adquiere el acero tratado. También se trata el anclaje de Zener, que representa las limitaciones que ejercen los carburos sobre el crecimiento de las fronteras de grano para cada tratamiento térmico.

La preparación metalográfica se ha llevado a cabo a partir de las probetas laminadas mediante embutición, pulido y electropulido en ácido oxálico al 10 % para un mejor análisis de las fronteras de grano. Una vez en el microscopio, se realizan capturas de imagen a 10× aumentos, que servirán para reseguir manualmente los granos y posteriormente medir su distribución de áreas en micrómetros cuadrados (µm²).

Los resultados muestran cómo tanto un aumento de la temperatura como del tiempo de la primera fase del tratamiento térmico son factores que aumentan el tamaño del grano metalográfico. También se observa cómo la criogenización en el temple deja granos más finos y de menor tamaño. Los resultados son analizados y comparados mediante gráficos generados con la información extraída de las áreas para evaluar cómo afectan los distintos parámetros de tratamiento.

This work studies the influence of heat treatments on the metallographic grain size distribution of a martensitic stainless steel classified as AISI 420 (0.39 C – 13.7% Cr). To this end, a total of 10 different specimen types were analyzed. Eight of these specimens were subjected to different heat treatments at the UPC laboratory (half of these treatments were oil quenched and the other half were quenched in nitrogen at -198 °C), one specimen was treated industrially and, finally, one untreated specimen was analyzed. In order to increase the representativeness of the results, two samples were analyzed for each treatment condition.

The theoretical framework covers all the stages of the heat treatment process and their consequences, including the mechanical properties acquired by the treated steel. It also addresses Zener pinning, which represents the restrictions imposed by carbides on grain boundary growth under each heat treatment condition.

The metallographic preparation was carried out using rolled specimens that underwent mounting, polishing and electrolytic polishing in a 10% oxalic acid solution to improve grain boundary analysis. Optical micrographs were captured at 10× magnification, manually traced, and subsequently used to determine the grain area distribution in square micrometres (µm²).

The results show that both an increase in temperature and a longer duration of the first stage of the heat treatment are factors that increase metallographic grain size. It is also observed that cryogenic treatment during quenching produces finer and smaller grains. The results are analyzed and compared through graphs generated from the grain area data in order to evaluate the effects of the different treatment parameters.