INFLUENCIA DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL TAMAÑO DE...
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INFLUENCIA DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL TAMAÑO DE GRANO DE LA MARTENSITA EN UN ACERO TRATADO A TEMPERATURAS INTERCRÍTICAS ANGIE TATIANA VASQUEZ BARRERA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA MECÁNICA BOGOTA D.C. 2018
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INFLUENCIA DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL TAMAÑO DE GRANO
DE LA MARTENSITA EN UN ACERO TRATADO A TEMPERATURAS
INTERCRÍTICAS
ANGIE TATIANA VASQUEZ BARRERA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA MECÁNICA
BOGOTA D.C.
2018
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INFLUENCIA DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL TAMAÑO DE GRANO
DE LA MARTENSITA EN UN ACERO TRATADO A TEMPERATURAS
INTERCRÍTICAS
ANGIE TATIANA VASQUEZ BARRERA
PARA OBTENER EL TÍULO DE TECNÓLOGA MECÁNICA
PROYECTO DE GRADO
TUTOR:
ING. CARLOS BOHÓRQUEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
TECNOLOGÍA MECÁNICA
BOGOTA D.C.
2018
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TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 9
2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: ............................................................................ 10
3. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................... 11
4. OBJETIVOS ................................................................................................................ 12
4.1. OBJETIVO GENERAL ...................................................................................... 12
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 12
5. ESTADO DEL ARTE ................................................................................................. 13
6. MARCO TEÓRICO ................................................................................................... 15
6.1. EL ACERO ........................................................................................................... 15
6.1.1. ACEROS CON BAJO CONTENIDO DE CARBONO ............................ 15
6.1.2. ACEROS CON MEDIO CONTENIDO DE CARBONO ......................... 15
6.1.3. ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE CARBONO ............................ 15
6.2. ACERO SAE 1020 ............................................................................................... 16
6.3. FASES DEL DIAGRAMA DE HIERR OCARBONO ..................................... 16
6.3.1. FERRITA: ..................................................................................................... 16
6.3.2. CEMENTITA: .............................................................................................. 16
6.3.3. PERLITA: ..................................................................................................... 16
6.3.4. AUSTENITA: ............................................................................................... 16
6.3.5. MARTENSITA: ............................................................................................ 17
6.3.6. BAINITA: ...................................................................................................... 17
6.4. NORMA ASTM E112 .......................................................................................... 17
6.5. TRATAMIENTOS TÉRMICOS ........................................................................ 17
6.5.1. TEMPLE ....................................................................................................... 18
6.6. METALOGRAFÍA: ............................................................................................. 18
7. DISEÑO METODOLÓGICO .................................................................................... 19
7.1. MATERIAL ......................................................................................................... 19
7.2. CORTADORA METALOGRÁFICA ................................................................ 19
7.3. BANCO DE LIJADO .......................................................................................... 20
7.4. PULIDORA METALOGRÁFICA ..................................................................... 21
7.5. MUFLA ELÉCTRICA ........................................................................................ 21
4
7.6. MICROSCOPIO METALOGRÁFICO ............................................................ 22
7.7. PROBETAS .......................................................................................................... 23
7.8. ACIDO NITRICO ................................................................................................ 24
8. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS .................................................................... 24
8.1. IDENTIFICACIÓN DEL MATERIAL ............................................................. 24
8.2. APLICACIÓN DE ECUACION PARA OBTENER LAS TEMPERATURAS
A REALIZAR TEMPLE ................................................................................................ 25
8.3. TRATAMIENTO TERMICO (TEMPLE) ........................................................ 28
8.4. PRUEBAS METALOGRAFICAS ..................................................................... 30
8.5. MEDICIÓN DEL TAMAÑO DE GRANO ....................................................... 38
9. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 43
10. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 44
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Composición química acero SAE 1020 ................................................................. 16 Figura 2 Microscopio Metalográfico .................................................................................... 19 Figura 3 Cortadora metalográfica ......................................................................................... 20 Figura 4 Banco para lijar ...................................................................................................... 20
Figura 5. Pulidora metalográfica .......................................................................................... 21 Figura 6. Mufla eléctrica ...................................................................................................... 22 Figura 7. Microscopio metalográfico Axio observer D1m................................................... 22 Figura 8. Probetas acero SAE 1020 ...................................................................................... 23 Figura 9. Ácido nítrico ......................................................................................................... 24
Figura 10. Mufla eléctrica encendida sacando las probetas ................................................. 28 Figura 11. Mufla eléctrica encendida sacando las probetas ................................................. 28
Figura 12. Probeta recién salida de la mufla ........................................................................ 29
Figura 13. Recipiente con agua para enfriar las probetas ..................................................... 29 Figura 14. Probeta templada ................................................................................................. 29 Figura 15. Probeta templada con acabado brillo espejo ....................................................... 30 Figura 16. Alcohol y nital ..................................................................................................... 31
Figura 17. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 32 Figura 18. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 32
Figura 19. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 32 Figura 20. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 32 Figura 21. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 33
Figura 22. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 33 Figura 23. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 33
Figura 24. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 33
Figura 25. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 34
Figura 26. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 34 Figura 27. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 35
Figura 28. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 35 Figura 29. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 35 Figura 30. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 35
Figura 31. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 36 Figura 32. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 36 Figura 33. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 36
Figura 34. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 36 Figura 35. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 37 Figura 36. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 37
Figura 37. Microestructura obtenida con aumento de 1000x ............................................... 38 Figura 38. Microestructura obtenida con aumento de 500x ................................................. 38 Figura 39. Ejemplo de micrografía con la medición ............................................................ 38
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Tiempo y temperatura de permanencia en la mufla de las probetas....................... 23 Tabla 2. Composición química acero SAE 1020 .................................................................. 25 Tabla 3. Temperaturas seleccionadas como A1 y A3 .......................................................... 26
Tabla 4. Tamaños de grano obtenidos a partir de la medición a 770°C ............................... 39 Tabla 5. Tamaños de grano obtenidos a partir de la medición a 820°C ............................... 40
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LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Grafica de temperatura a 770°C VS tiempo de permanencia dentro de la mufla
para cada probeta enfriando con agua .................................................................................. 27 Gráfica 2.Grafica de temperatura a 820°C VS tiempo de permanencia dentro de la mufla
para cada probeta enfriando con agua .................................................................................. 27 Gráfica 3. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento ................................................. 41
Gráfica 4. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento ................................................. 41 Gráfica 5. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento ................................................. 42
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RESUMEN
Este proyecto titulado “INFLUENCIA DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL
TAMAÑO DE GRANO DE LA MARTENSITA EN UN ACERO TRATADO A
TEMPERATURAS INTERCRITICAS” se realizó en la universidad Distrital Francisco
José de Caldas junto con otro proyecto “ MODELAMIENTO MATEMÁTICO DEL
CRECIMIENTO DEL GRANO AUSTENITICO Y VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL
DE SU INFLUENCIA EN LA DUREZA DE UN ACERO 1020”. Ya que estos proyectos
van de la mano, en este solo se habla de la parte metalográfica de un acero SAE 1020.
Donde se quiere determinar la influencia del tiempo y las temperaturas de tratamiento en el
tamaño de grano a temperaturas intercríticas A1 y A3 a través de un tratamiento térmico de
temple, un proceso de lijado, pulido y un estudio de las micrografías tomadas a 11 probetas,
este proyecto se desarrolló en un tiempo aproximado de 4 meses y medio, periodo
comprendido entre febrero y junio correspondiente al año 2018.
A lo largo de todo el documente se recopila toda la información obtenida como datos y
resultados a través de los diferentes procesos hechos al acero SAE 1020 donde se pudo
comprobar a través de la medición del grano en las micrografías obtenidas, que sí aumenta
el tamaño de grano, y la variable que más influye en esta variación es el tiempo.
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1. INTRODUCCIÓN
La metalografía es la ciencia que estudia las características microestructurales de un metal
o de una aleación, esto tiene relación con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.
Las micrografías son imágenes tomadas de un microscopio de las cuales se puede
determinar el tamaño y la estructura del grano, calidad de un tratamiento térmico, conteo de
fases, entre otras.
Es importante conocer acerca del crecimiento del grano, ya que las propiedades mecánicas
de los aceros se pueden tener en cuenta dependiendo del tamaño de estos, por otro lado es
fundamental tener en cuenta el material que se analizara, en este caso es un acero SAE
1020, este posee gran variedad de propiedades ya que es usado comúnmente en maquinaria.
En este proyecto se realizara el análisis de 10 probetas de acero SAE 1020 para poder
determinar que variable afecta más el crecimiento del grano ya sea el tiempo o la
temperatura, pero esta temperatura se trabajara en un rango de A1 y A3 osea temperaturas
intercríticas según el diagrama de hierro – carbono.
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2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA:
Existe varias formas de identificar y clasificar los aceros, una de ellas es por la cantidad de
carbono con el que es fabricado dichos materiales, esto se encuentra mejor representado en
el diagrama de hierro carbono, donde están establecidas las transformaciones de fase que
sufren los aceros dependiendo de los procesos de temple realizados o la cantidad de tiempo
determinada para realizar este temple; en el diagrama se resaltan 3 temperaturas críticas,
donde existe un cambio de fase, siendo A1 la más baja y A3 la temperatura más alta del
diagrama. Dependiendo la fase en que el acero se encuentre, también varía el tamaño del
grano de cada acero y sus propiedades mecánicas.
Al realizar la búsqueda de información y artículos teniendo en cuenta todo esto, se
encuentra demasiada información a temperaturas altas, temperaturas mayores a A3, pero a
bajas temperaturas o temperaturas dentro del rango de A1 y A3 la información encontrada
es muy nula al momento de hablar de aceros aleados con baja cantidad de carbono, la
mayoría de las investigaciones realizadas en la universidad distrital no contienen como
afecta el crecimiento del grano al acero o que variable hace que este crezca más.
Lo anterior nos llevó a considerar plantear un análisis para determinar el crecimiento del
grano de un acero SAE 1020, variando su tiempo de permanencia en la mufla y tomando 2
valores de temperatura dentro del rango de las temperaturas intercríticas A1 y A3.
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3. JUSTIFICACIÓN
El acero es uno de los principales metales derivados de dos elementos que se encuentran en
la naturaleza como lo son el hierro y el carbono, una de sus principales características es la
resistencia que proporciona y lo vital que es en las diferentes formas que lo podemos hallar.
Para poder tener certeza de las propiedades mecánicas de los aceros es indispensable
conocer el tamaño de sus granos.
Al realizar la investigación y desarrollo de este proyecto podremos definir que tanto crece
el grano y a que temperaturas intercríticas podremos tratarlo, en la mayoría de estudios
realizados acerca de micromodelamientos un parámetro primordial es el tamaño del grano,
pero en este momento no hay un modelo como tal que nos permita conocer su crecimiento
dentro de las temperaturas intercríticas. Por esta razón se decidió realizar este proyecto que
consta de dos partes, la parte metalográfica y la parte del planteamiento de un modelo
matemático para poder predecir el crecimiento del grano esta segunda parte se titula
“MODELAMIENTO MATEMÁTICO DEL CRECIMIENTO DE GRANO
AUSTENÍTICO Y VVERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE SU INFLUENCIA EN LA
DUREZA DE UN ACERO 1020”.
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4. OBJETIVOS
4.1.OBJETIVO GENERAL
Determinar la influencia del tiempo y las temperaturas de tratamiento en el tamaño de
grano de las fases presentes a temperaturas intercríticas en un acero SAE 1020.
4.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Determinar las temperaturas A1 y A3 basadas en la composición química del
material al igual que los tiempos y temperaturas de tratamiento
• Realizar las mediciones del tamaño de grano antes y después del tratamiento
térmico y realizar un análisis estadístico
• Establecer la influencia de las dos variables, tiempo y temperatura y establecer cual
tienen más importancia en el tamaño final del grano.
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5. ESTADO DEL ARTE
En el articulo titulado: “Austenite grain growth and grain size distribution in isothermal
heat-treatment of 300M steel” nos dice que con el fin de investigar el comportamiento de
crecimiento del grano de austenita en el tratamiento térmico isotérmico de acero 300M, se
realizan experimentos bajo diferentes temperaturas. Se analizan las influencias del tiempo,
la temperatura y el tamaño de grano inicial en el crecimiento normal y anormal de los
granos en el tratamiento térmico de acero 300M. Los mecanismos de crecimiento del grano
de austenita se observan mediante un microscopio de escaneo láser confocal (VL2000DX)
integrado con un sistema de calentamiento (SVF17SP). Los resultados indican que la
migración de límites de grano es el mecanismo principal para el crecimiento de grano de
austenita de acero 300M.
El acero 300M tiene muchas propiedades mecánicas excelentes, tales como alta resistencia
a la fluencia, plasticidad transversal, tenacidad a la fractura, etc., y es ampliamente utilizado
en la fabricación de trenes de aterrizaje de aviones y partes estructurales. Después del
forjado en caliente de estas partes, el crecimiento del grano de austenita y la distribución
del tamaño del grano en el tratamiento térmico isotérmico afectan significativamente las
propiedades mecánicas. Los granos gruesos y la distribución desigual del tamaño del grano
aumentan la fragilidad y disminuyen la tenacidad y la plasticidad. Por lo tanto, es necesario
estudiar la evolución y distribución del tamaño de grano, y controlar estrictamente el
crecimiento del grano en el tratamiento térmico isotérmico.
Hay que tener en cuenta que el tamaño del grano sufre cambios significativos, ya que
asciende entre 50 y 110 micras. Las formas del grano a bajas temperaturas son muy
irregulares y los límites entre grano y grano presentan una forma curva, mientras que a altas
temperaturas tienden a tener una forma hexagonal y sus límites van volviéndose planos.
Con el aumento del tiempo de permanencia en calentamiento, la diversidad del tamaño de
grano disminuye gradualmente. (CHEN, HONG, & ZHENG, September 2017)
En el artículo titulado “The growth behavior of austenite grain in the heating process of
300M steel” nos habla sobre el crecimiento de grano de la austenita en el proceso de
calentamiento del acero ha sido estudiado por muchos investigadores durante muchos años.
Sha y Sun investigaron el comportamiento de crecimiento de grano de austenita en acero
microaleado Nb-V-Ti, y descubrieron que los granos de austenita crecen con el aumento de
la temperatura de calentamiento; los carbonitruros ricos en Ti que se ensamblan en los
límites de grano de la austenita restringen el crecimiento de grano de la austenita a una
temperatura inferior a 1250 ◦C. Yu y Sun señalaron que la temperatura de crecimiento
crítica de los granos de austenita con 0.015% Nb es 1240 ◦C; los granos de austenita en
0.015% Nb de acero son más finos que en acero libre Nb en el rango de 1150-1230 ◦C. El
tamaño de grano austenítico en el acero 16MnNi4 HSLA aumenta rápidamente al calentar a
1200 ◦C durante 5-30 min o 1150 ◦C durante 60 minutos, lo que fue obtenido por
Fernández. Por lo tanto, los principales factores que afectan el tamaño de grano de la
austenita son la temperatura de calentamiento, el tiempo de retención y los elementos de
aleación.
El acero comercial de ultra baja resistencia de baja aleación 300M, ha sido modificado al
agregar los elementos de aleación de silicio y vanadio en acero 4340. Debido a la alta
resistencia, a la buena resistencia a la fractura y al comportamiento frente a la fatiga, el
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acero de 300M es ampliamente utilizado para fabricar el husillo central, el engranaje de la
rueda, el cierre del perfil aerodinámico, etc. Se convierte en uno de los mejores aceros para
la fabricación del sistema de aterrizaje de aviones. Se llevó a cabo mucha más investigación
para la microestructura y las propiedades mecánicas del acero 300M.
Uno de los aceros de baja aleación muy común en el mercado es el acero 300M, donde los
granos de austenita crecen gradualmente a medida que la temperatura de calentamiento va
aumentando, los ´principales factores que afectan el tamaño de grano son: el tiempo de
retención, el % de elementos de aleación y la temperatura de calentamiento. La austenita
cuenta con un tamaño de grano pequeño, ya que presenta gran cantidad de carburos, y a
medida que la temperatura asciende estos carburos se disuelven en la austenita logrando
aumentar su tamaño. (ZHANG, LIU , LI, LUO, & LIU, MARZO 2011)
En el artículo titulado “Formation of austenite during intercritical annealing of dual-phae steels”
nos habla de la formación de austenita durante el recocido intercrítico a temperaturas entre
740 y 900°C, se estudió en una serie de aceros de manganeso que contienen 0,06 a 0,20%
de carbono y con una microestructura de partida de ferrita-perlita, típica de la mayoría de
los aceros de doble fase. La formación de austenita se separó en tres etapas:
• Crecimiento muy rápido de austenita en perlita hasta que se completa la disolución
de perlita
• Crecimiento más lento de austenita en ferrita a un ritmo que se controla mediante
difusión de carbono en austenita a altas temperaturas (850°C) y por difusión de
manganeso en ferrita (o a lo largo de límites de grano) a bajas temperaturas
(750°C).
• Equilibrio final muy lento de ferrita y austenita a una velocidad controlada por
difusión de manganeso en austenita. Se analizaron los modelos de difusión para los
diversos pasos y se compararon con los resultados experimentales.
Los aceros en chapa de doble fase (ferrita-martensita) se producen mediante el recocido de
aceros bajos en carbono en el rango de temperaturas intercríticas para producir mezclas de
ferrita-austenita, seguido de enfriamiento acelerado para transformar la fase austenítica en
martensita. Debido a que la resistencia a la tracción y la ductilidad de los aceros de doble
fase dependen principalmente de la cantidad, distribución y contenido de carbono de la fase
de martensita, el mecanismo de formación de austenita durante el recocido intercrítico de
estos aceros es de considerable interés. (SPEICH, DEMAREST, & MILLER, Agosto 1982)
En el artículo titulado “Predictive model for austenite gran growth durint reheating of alloy
steels” habla sobre los aceros tratados térmicamente, el tamaño de grano de austenita afecta
la fase durante el enfriamiento y las propiedades mecánicas con la microestructura. A
medida que la temperatura de recalentamiento aumenta por encima de la temperatura A1 el
tamaño de grano de la austenita aumenta rápidamente debido al cambio de temperatura,
cuando el acero se mantiene a una temperatura constante de recalentamiento el grano de
austenita también crece gradualmente. (LEE, june 2013)
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En el artículo titulado “Influence of austenite grain size upon isothermal transformation
behavior of S.A.E. 4140 steel” habla sobre la influencia del tamaño del grano de la austenita
sobre la templabilidad del acero ahora se comprende bastante bien; para la austenita dada,
aumentar el tamaño del grano aumenta la profundidad del endurecimiento y, como este
último está relacionado con el comportamiento de transformación fundamental de la
austenita, se deduce que la descomposición de la austenita debe, en general, retrasarse
aumentando el tamaño del grano. Hasta la fecha, se ha publicado muy poca información
cuantitativa que tenga relación directa con el efecto del tamaño del grano austenítico sobre
el progreso y el resultado de la transformación isotérmica. (DAVENPORT, GRANGE , &
HAFSTEN, Febrero 1941)
6. MARCO TEÓRICO
6.1.EL ACERO
El acero es una aleación de hierro y carbono, el contenido de carbono que se puede
encontrar es relativamente bajo. La mayoría de los aceros tienen menos de 9 átomos de
carbono por cada 100 de hierro en el acero. . El carbono tiene una gran influencia en el
comportamiento mecánico de los aceros.
Dependiendo su contenido de carbono los aceros se pueden clasificar como bajo, medio y
alto nivel de carbono.
6.1.1. ACEROS CON BAJO CONTENIDO DE CARBONO
Aunque no existen unas fronteras exactas para esta clasificación se tiene muy claro que los
aceros con bajo contenido de carbono, refiere a q son aceros con un contenido máximo del
0.25% de carbono. Una gran característica de estos aceros es que son muy maleables,
deformables, cortables, maquinales en otras palabras son muy trabajables.
6.1.2. ACEROS CON MEDIO CONTENIDO DE CARBONO
Hace referencia a que tienen una cantidad de carbono de 0.25% a 6%, estos aceros se
emplean cuando se requiere una mayor resistencia en el material, son comúnmente usados
para maquinaria como ejes y engranajes.
6.1.3. ACEROS CON ALTO CONTENIDO DE CARBONO
Estos aceros oscilan entre 0.6% y 1.2%, estos poseen una alta resistencia, por la cantidad de
carbono que posee, aunque su desventaja es la que ya se vuelven materiales con una
fragilidad notoria y son difíciles de soldar, muchas herramientas se hacen de aceros con alta
cantidad de carbono tales como: hachas, martillos, picos, palas, sierras y hasta los rieles del
ferrocarril. (CASTRO, 2009)
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6.2.ACERO SAE 1020
Es un acero de bajo contenido de carbono, es un amterial blando y contiene un alto indice
de soldabilidad pero tiene baja resistencia mecanica, se utiliza comunmente para ejes,
cadenas, tornillos, engranajes, piezas de maquinaria, entre otras. (ACEROS, 2013)
Figura 1 Composición química acero SAE 1020
Fuente: (ACEROS, 2013)
6.3.FASES DEL DIAGRAMA DE HIERR OCARBONO
6.3.1. FERRITA:
La ferrita es una solución solida de carbono de hierro alfa, su solubilidad a la temperatura
ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de carbono. La ferrita es el
más blando y dúctil constituyente de los aceros. Su cristalización se encuentra en una
estructura BCC.
6.3.2. CEMENTITA:
Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, es carburo de hierro y su composición
es de 6.67% de carbono y 93.33% de hierro aproximadamente en peso. Su cristalización
forma un paralepipedo de gran tamaño
6.3.3. PERLITA:
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir
hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. Cada grano de perlita está formado por laminas o
placas alternadas de cementita y ferrita.
6.3.4. AUSTENITA:
Es el constituyente más densos de los aceros, y está formado por una solución solida de
carbono en hierro gamma. La proporción de carbono disuelto varía desde el 0 al 1.76%. En
los aceros que se encuentran a temperatura ambiente también se puede obtener una
estructura austenitica, enfriando muy rápido una probeta de acero de alto contenido de
carbono a partir de una temperatura por encima de la crítica.
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6.3.5. MARTENSITA:
Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas los átomos de carbono pueden
difundirse hacia afuera de la estructura austenitica, de este modo los átomos de hierro se
acomodan rápidamente para convertir su estructura en una BCC. La martensita es una
solución solida sobresaturada de carbono, la martensita se presenta en forma de agujas y su
cristalización se encuentra en una red tetragonal centrada en el cuerpo. Su proporción de
carbono varia hasta un máximo de 0.89% aproximadamente.
6.3.6. BAINITA:
Se forma en un rango de 250 a 550°C, su proceso básicamente consiste en ebnfriar
rápidamente la austenita hasta una temperatura constante hasta lograr su transformación
total de austenita en vainita. (UAM)
En el diagrama de hierro carbono se tienene en cuenta 3 temperaturas especiales e
importamtes que son:
A1: es la temperatura minima en la que aun se puede encontrar austenita (723°C)
A3: es el limite ára aceros de bajo contenido de carbono
Acm : es el limite para aceros de alto contenido de carbono
6.4.NORMA ASTM E112
El ASTM (American Society for Testing and materials) es una organización de normas
internacionales que crea y publica normas tecnicas para una amplia gama de materiales y
productos. Esta norma describe diferentes metodos para poder realizar la medicion del
tamaño de grano al material deseado.
Los 3 procedimientos mas utilizados para este procedimiento son:
• Procedimiento de comparación: consiste en comparar la estructura del grano con
una cantidad determinada de imágenes graduadas
• Procedimiento planimetrico: consiste en contar el numerpo de granos dentro de un
area determinada
• Procedimiento de interseccion: consiste en realizar el conteo de los granos seguido
de el numero de intersecciones de los bordes del grano. (SEIRO, 2015)
6.5.TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Es un proceso de calentamiento y enfriamiento controlado con el unico objetivo de
modificar las propiedades mecánicas, físicas y químicas en los aceros. Estos
procedimientos se realizan basandose en el diagrama de HierroCarbono en la cual se puede
controlar la microestructura de cada material. (Saiz)
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6.5.1. TEMPLE
Es un tratamiento termico el cual se utiliza para aumentar la dureza y resistencia de los
materiales, tambien es utilizado para la obtencion de aceros martensiticos, este proceso se
lleva a cabo calentando el acero a una temperatura entre 725°C y 1000°C, en el cual la
ferrita pasa a convertirse en austenita. (Saiz).
Existen 3 formas de enfrial el material despues de haberlo sometido a las
temperaturasdeseadas:
AGUA: es uno de los medios mas rapido para enfriar un amterial, ademas que se obtiene un
temple mas fuerte, unque puede producir deformaciones y grietas.
ACEITE: es un enfriamento mas lento comparando con el agua, se obtiene un temple mas
suave y unicamene se utilizqa para avceros aleados
AIRE: es el enfriamento mas lento q existe, alcanza a provocar casi aceros perliticos.
6.6.METALOGRAFÍA:
Es la rama que estudia microscopicamente las caracteristicas internas estructurales de un
metal o de una aleacion, buscando su microestructura, inclusiones, tratamientos tericos o a
lo que se haya sometido el material con el fin de determinar si cumple o no con los
requisitos para los cuales se ha diseñado. Uno de las priincipales funciones es que tambien
se pueden conocer la distribucion de cada fase que compone dicho material o aleacion de
este mismo. (enseñanza, 2011)
Microscopio metalográfico
Este microscopio es utilizado normalmente para realizar mediciones en los componentes
mecánicos permitiendo efectuar el control de superficies y el analisis optico de los metales.
Existe gran variedad de funciones de estos, que dependen del tipo de objetivos deseados, lo
son los oculares, el aumento maximo permitido, el enfoque, entre otros.
Este tipo de microscopio a diferencia de los biológicos esta en que su objeto a estudiar se
ilumina con una luz que refleja ya que las muestras cristalograficas son opacas a poca luz,
este funcionamiento se basa en la reflexion de un haz de luz horixzontal que proviene
dedicha fuente, esta reflexion de produce por medio de un reflector de vidiro plano hacia
abajo, una gran parte de esta luz incidente se reflejara desde la superficie de la muestra y se
amplificara al pasar a traves de un sistema inferior de lentes. (Docencia, 2011)
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Figura 2 Microscopio Metalográfico
Fuente: (Docencia, 2011)
7. DISEÑO METODOLÓGICO
Para poder realizar la parte práctica del proyecto, sacar con claridad y precisión los
resultados, se utilizaron varios elementos, maquinas, herramientas y materiales nombrados
a continuación:
7.1.MATERIAL
El material seleccionado fue una barra de acero SAE 1020 de ¾ de pulgada X 1 metro
de largo, la cual se utilizó para la realización de las probetas.
El corte de las probetas se realizó en el laboratorio de materiales en la universidad libre
ya que en la universidad distrital no se pudo hacer uso de la cortadora metalográfica
porque no estaba el disco de corte.
7.2.CORTADORA METALOGRÁFICA
La cortadora metalográfica que se encuentra en el laboratorio de materiales en la
universidad libre se utilizó para darle una medida precisa a todas las probetas en este
caso se dejaron de 1.5 cm, al momento de cortarlas quedan con un mejor acabado
superficial para facilitar el pulido de estas mismas.
20
Figura 3 Cortadora metalográfica
Fuente: Propia
7.3.BANCO DE LIJADO
Se hizo uso del banco que se encuentra en el laboratorio de tratamientos térmicos de la
universidad distrital, después de haber cortado las 11 probetas, se procede a pulirlas
haciendo uso de las lijas (del grano más grueso al grano más fino): 36, 120, 180, 240, 300,
400, 600, 800, 1000 y 1200 donde cada lija se usa aproximadamente de 3 a 5 minutos para
poder eliminar todas las rayas que quedaron al momento de cortar el material, se lija en un
solo sentido y teniendo en cuenta que al momento de cambiar la lija se gira el material 90°
para obtener un mejor resultado.
Figura 4 Banco para lijar
Fuente: Propia
21
7.4.PULIDORA METALOGRÁFICA
Luego de obtener un buen lijado en las probetas, casi un brillo espejo, se procede a hacer
uso de la pulidora metalográfica que se encuentra en el laboratorio de tratamientos térmicos
de la universidad distrital, para poder hacer uso de esta pulidora, se tiene que tener un paño
para brillar las probetas y alúmina (oxido de aluminio Al2 O3), la pulidora se pone a girar en
sentido de las manecillas del reloj a 350 revoluciones con un tiempo de permanencia de 5 a
10 minutos para cada probeta.
Figura 5. Pulidora metalográfica
Fuente: propia
7.5.MUFLA ELÉCTRICA
Este quipo se encuentra en el laboratorio de tratamientos térmicos de la Universidad
Distrital sede Tecnológica, la mufla eléctrica es comúnmente utilizada para someter los
materiales a altas temperaturas o realizar diferentes tratamientos térmicos, en nuestro caso
se realizó un temple.
22
Figura 6. Mufla eléctrica
Fuente: Propia
7.6.MICROSCOPIO METALOGRÁFICO
Axio observer D1m es la referencia del microscopio metalográfico que se encuentra en el
laboratorio de metalografía en la universidad distrital, este equipo permite efectuar el
análisis mediante toma de imágenes, variando su aumento desde 50x hasta 1000x. Al
momento de hacerle el ataque químico a las probetas se llevan directamente al microscopio
para comprobar su microestructura y tomar las micrografías.
Figura 7. Microscopio
metalográfico Axio observer
D1m
Fuente: Propia
23
7.7.PROBETAS
Para poder llevar a cabo este proyecto se utilizaron 11 probetas que se mantuvieron por
diferentes tiempos calentando en la mufla a 2 temperaturas diferentes de la siguiente forma:
TEMPERATURA °C
CANTIDAD DE
PROBETAS
TIEMPO DE CALENTAMIENTO
(HORAS)
0 1 0
770 1 1
770 1 2
770 1 3
770 1 4
770 1 5
820 1 1
820 1 2
820 1 3
820 1 4
820 1 5
Tabla 1. Tiempo y temperatura de permanencia en la mufla de las probetas
Fuente: propia
Figura 8. Probetas acero SAE 1020
Fuente: Propia
24
7.8.ACIDO NITRICO
Este acido se encuentra en el laboratorio de tratamientos térmicos de la universidad distrital
y es utilizado comúnmente como un reactivo, ya que reacciona fácilmente con los aceros.
Figura 9. Ácido nítrico
Fuente: Propia
8. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS
8.1.IDENTIFICACIÓN DEL MATERIAL
Para la identificación del material a utilizar se realizó un estudio de la composición química
en las instalaciones de la Universidad nacional para poder obtener los porcentajes de masa
de cada elemento aleante de su microestructura. De el acero SAE 1020 que se utilizo los
datos que se obtuvieron fueron los siguientes:
25
Elemento Promedio el porcentaje
en Masa (%) Composición química
según norma SAE 1020
Fe 98.732
C 0.197 0.18 - 0.23
Mn 0.716 0.30 - 0.60
P 0.006 0.40 max
S 0.01 0.050 max
Si 0.197 0.15 - 0.3
Cu 0.007
Ni 0.014
Cr 0.031
V 0.002
Mo 0.009
W 0.023
Co 0.003
Ti 0.002
Sn 0.002
Al 0.037
Nb 0.003
B 0.005
Pb 0.008
Mg 0
Tabla 2. Composición química acero SAE 1020
Fuente: propia
Al obtener estos valores (Tabla 2.) se puede asegurar que es un acero SAE 1020 ya que su
contenido de carbono es de 0.197%, y el rango se encuentra entre el 0.18% y el 0.23%.
8.2.APLICACIÓN DE ECUACION PARA OBTENER LAS TEMPERATURAS
A REALIZAR TEMPLE
Para poder obtener las temperaturas intercriticas es necesario tener en cuenta la
composición química del material, dependiendo los valores que se obtuvieron se
reemplazan en las siguientes ecuaciones, en este caso necesitamos dos ecuaciones ya que se
necesitan 2 temperaturas A1 y A3.
26
𝐴1(°𝐶) = 723 − 7,08[𝑀𝑛] + 37,7[𝑆𝑖] + 18,1[𝐶𝑟] + 44,2 [𝑀𝑜] + 8,95[𝑁𝑖] + 50,1[𝑉]+ 21,7[𝐴𝑙] + 3,18[𝑊] + 297[𝑆] − 830[𝑁] − 11,5[𝐶 ∗ 𝑆𝑖]− 14,0[𝑀𝑛 ∗ 𝑆𝑖] − 3,10[𝑆𝑖 ∗ 𝐶𝑟] − 57,9[𝐶 ∗ 𝑀𝑜] − 15,5[𝑀𝑛 ∗ 𝑀𝑜]− 5,28[𝐶 ∗ 𝑁𝑖] − 6,0[𝑀𝑛 ∗ 𝑁𝑖] + 6.77[𝑆𝑖 ∗ 𝑁𝑖] − 0,80[𝐶𝑟 ∗ 𝑁𝑖]− 27,4[𝐶 ∗ 𝑉] + 30,8[𝑀𝑜 ∗ 𝑉] − 0,84[𝐶𝑟2] − 3,46[𝑀𝑜2] − 0,46[𝑁𝑖2]− 28[𝑉2]
𝑨𝟏(°𝑪) = 𝟕𝟐𝟕, 𝟖𝟎𝟒 Ecuación 1.
𝐴3(°𝐶) = 912 − 203 + 15,2[%𝑁𝑖] + 44,7[%𝑆𝑖] + 104[%𝑉] + 31,5 [%𝑀𝑜]+ 13,1[%𝑊] − 30[%𝑀𝑛] − 11[%𝐶𝑟] − 20[%𝐶𝑢] + 700[%𝑃]+ 400[%𝐴𝑙] + 120[%𝐴𝑠] + 400[%𝑇𝑖]
𝑨𝟑(°𝑪) = 𝟖𝟑𝟎 Ecuación 2.
Estos dos resultados que se obtuvieron de la ecuación 1. Y la ecuación 2. Son un intervalo
de las temperaturas que se utilizaran, se seleccionó un valor antes de 830 y uno cercano
para trabajarlos como A1 y A3:
Tabla 3. Temperaturas seleccionadas como A1 y A3
Fuente: propia
Para cada probeta se decidió variar el tiempo de permanencia dentro de la mufla de 1 a 5
horas, extrayendo una por cada hora.
.
TEMPERATURAS SELECCIONADAS
A1 A3
770 °C 820 °C
27
0 1 2 3 4 5 6
0
300
600
900
TE
MP
ER
AT
UR
A (
°C)
TIEMPO (Horas)
TEMPERATURA A 770°C
TEMPLE (H2O)
Gráfica 1. Grafica de temperatura a 770°C VS tiempo de permanencia dentro de la mufla para cada
probeta enfriando con agua
Fuente: propia
0 1 2 3 4 5 6
0
300
600
900
TE
MP
ER
AT
UR
A (
°C)
TIEMPO (Horas)
TEMPERATURA A 820°C
TEMPLE (H2O)
Gráfica 2.Grafica de temperatura a 820°C VS tiempo de permanencia dentro de la mufla para cada
probeta enfriando con agua
Fuente: propia
Con las gráficas 1 y 2 podemos ver que la temperatura se mantiene isotérmicamente
durante 5 horas, tanto para la temperatura A1 como para A3.
28
8.3.TRATAMIENTO TERMICO (TEMPLE)
Una vez se obtienen las temperaturas A1 y A3, se procedió a realizar el proceso de temple a
las 10 probetas, para llevar a cabo esto fue necesario el uso 2 de las muflas eléctricas que se
encuentran ubicadas en el laboratorio de tratamientos térmicos de la Facultad Tecnológica,
se procede a meter 5 probetas dentro de cada mufla y calentar una mufla a 770°C y la otra a
820°C, al cabo de una hora se sacan 1 probeta de cada mufla y así se continua hasta sacar
las 10 probetas como lo indica la Tabla 1.
Figura 10. Mufla eléctrica encendida
sacando las probetas
Fuente: Propia
Figura 11. Mufla eléctrica encendida
sacando las probetas
Fuente: Propia
Al retirar cada probeta de las muflas, se introdujeron rápidamente a un recipiente con agua
para realizar el debido proceso de enfriamiento.
29
Figura 12. Probeta recién salida de la
mufla
Fuente: Propia
Figura 13. Recipiente con agua para
enfriar las probetas
Fuente: Propia
Figura 14. Probeta templada
Fuente: Propia
30
8.4.PRUEBAS METALOGRAFICAS
Para poder continuar con la prueba metalográfica después del temple, se llevan las 11
probetas de acero SAE 1020 al banco de lijado y luego a la pulidora para obtener un
acabado brillo espejo, el cual es necesario ya que en el momento de realizar el ataque
químico al material debe estar totalmente pulido, sin rayas y totalmente brillante.
Figura 15. Probeta templada con acabado brillo espejo
Fuente: Propia
Al obtener un acabado en las probetas de brillo espejo, se hace un ataque químico para que
el material acero SAE 1010 revele su microestructura, el químico utilizado para esto es el
acido nital, que se prepara con ácido nítrico y alcohol etílico. Esta preparación es muy
sencilla, ya que se utiliza 95% de alcohol etílico y 5% de ácido nítrico, esta solución se
llama nital.
31
Figura 16. Alcohol y nital
Fuente: propia
El ataque consiste en limpiar con alcohol muy bien la probeta, sumergir la probeta por 4 o 5
segundos en nital, y se vuelve a limpiar muy bien con alcohol para que la probeta no se
llegue a quemar.
Seguidamente se llevan las probetas al microscopio metalográfico para poder obtener las
micrografías.
Se obtuvieron varias micrografias de la microestructura de nuestro Acero SAE 1020 para
poder hacer la medición, las imágenes se tomaron con el microscopio metalografico que se
encuentra en el laboratorio de metalografía, las micrografías tomadas fueron a 1000x y
500x aumentos:
32
• Micrografías del material original
Figura 17. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 18. Microestructura obtenida con
aumento de 500x
Fuente: Propia
Estas micrografías se tomaron de la probeta inicial, donde el material no tiene
ningún tratamiento térmico y se pueden ver claramente los grano de perlita (circulo
azul) y ferrita (círculo rojo).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 770°C
durante 1 hora
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo dentro de la mufla
durante 1 hora a 770°C, donde se puede ver que hay ferrita (círculo rojo) y
martensita (circulo azul).
Figura 19. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 20. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
33
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 770°C
durante 2 horas
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 2 horas dentro de
la mufla a 770°C, ya se comienzan a ver los granos un poco más grandes y se puede
diferenciar más las dos fases existentes ferrita (círculo rojo) y martensita (circulo
azul).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 770°C
durante 3 horas
Figura 23. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 24. Microestructura obtenida con
aumento de 500x
Fuente: Propia
Figura 21. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 22. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
34
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 3 horas dentro de
la mufla a 770°C, se evidencia que su tamaño de crecimiento comienza a variar, se
puede ver la martensita (circulo azul) y la ferrita (círculo rojo).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 770°C
durante 4 horas
Figura 25. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 26. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 4 horas dentro de
la mufla a 770°C, se puede observar que los granos ya mantienen un
comportamiento de crecimiento similar, donde se pueden observar las dos fases
ferrita (circulo rojo) y martensita (circulo azul).
35
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 770°C
durante 5 horas
Figura 27. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 28. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 5 horas dentro de
la mufla a 770°C, se evidencia que su tamaño de crecimiento comienza a variar de
nuevo, se puede diferenciar las dos fases, ferrita (círculo rojo) y martensita (circulo
azul).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 820°C
durante 1 hora
Figura 29. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 30. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
36
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 1 hora dentro de la
mufla a 820°C, se puede evidenciar las dos fases, ferrita (circulo rojo) y martensita
(circulo azul).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 820°C
durante 2 horas
Figura 31. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 32. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 2 horas dentro de
la mufla a 820°C, se puede observar un crecimiento de grano más notable, se puede
evidenciar las fases presentes como lo son ferrita (circulo rojo) y martensita (circulo
azul).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 820°C
durante 3 horas
Figura 33. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 34. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
37
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 3 horas dentro de
la mufla a 820°C, el crecimiento de grano sigue variando, se puede evidenciar las
fases presentes como lo son ferrita (círculo rojo) y martensita (circulo azul).
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 820°C
durante 4 horas
Figura 35. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 36. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 4 horas dentro de
la mufla a 820°C, se puede evidenciar las fases presentes como lo son ferrita
(círculo rojo) y martensita (circulo azul).
38
• Micrografías del material sometido a temple con una temperatura de 820°C
durante 5 horaS
Estas micrografías hacen parte de la probeta que se mantuvo por 5 horas dentro de
la mufla a 820°C, se puede evidenciar las fases presentes como lo son ferrita
(círculo rojo) y martensita (circulo azul).
8.5.MEDICIÓN DEL TAMAÑO DE GRANO
Al hacer las mediciones se tuvo en cuenta la norma ASTM E112 que es la que nos habla de
las mediciones de granos, se tomaron diferentes mediciones de 15 granos diferentes de
extremo a extremo de la siguiente forma:
Figura 39. Ejemplo de
micrografía con la
medición
Fuente: Propia
Figura 37. Microestructura obtenida
con aumento de 1000x
Fuente: Propia
Figura 38. Microestructura obtenida
con aumento de 500x
Fuente: Propia
39
Esta micrografía hace parte de la probeta que se mantuvo 2 horas a 820°C, tomando las
mediciones 2 de ellas son 35,3micras que se encuentra en la tabla 5 columna 4 fila 4, y la
otra medición es de 20,6micras que se encuentra en la tabla 5 columna 4 fila 12, de esta
forma se hizo para todas las micrografías y todas las mediciones, seguido esto se procede a
sacar la media de cada probeta y el porcentaje de desviación.
Para las probetas que fueron sometidas a 770°C se obtuvo:
Temperatura 770°
N° Probeta 0 1 2 3 4 5
Medidas (micras)
17.8 23.6 24.8 29.4 40.7 45.6
15.9 25.9 30.9 28.8 41.7 37.2
19.2 29.5 34.8 26.8 62.1 38.9
20.8 22.7 26.9 29.8 32.8 57.6
18.2 28.7 27.3 32.8 52.6 44.9
17.4 34.8 26.7 42.5 32.1 40.2
16.4 31.1 25.8 43.2 34.9 42.4
16.7 25.2 48.2 44.8 24.5 37.4
16.1 27.5 28.1 33.5 31.6 48.4
13.8 21.3 27.6 23.3 25.9 38.4
15.2 23.2 16.9 25.2 54.7 49.9
13.5 21,2 31.5 23.4 32.8 43.5
15.9 27.6 22.7 24.6 43.3 35.2
17.3 22.5 38.3 23.2 42.2 35.4
18.8 22.6 18.2 21.7 26.8 53.4
Media 16.87 24.41 28.58 30.20 38.58 43.23
Desviación 1.96 7.73 7.76 7.73 11.11 6.75
% 9.44 22.22 16.09 17.26 17.89 11.72
Tabla 4. Tamaños de grano obtenidos a partir de la medición a 770°C
Fuente: Propia
40
Temperatura 820°
N° Probeta 0 1 2 3 4 5
Medidas (micras)
17.8 22.4 41.9 40.6 47.8 51.2
15.9 25.1 35.3 32.1 35.2 38.9
19.2 37.5 40.8 27.3 37.9 34.3
20.8 42.4 35.9 46.8 27.9 49.6
18.2 26.7 32.1 30.3 41.8 55.1
17.4 27.7 29.1 46.6 44.9 53.4
16.4 25.2 41.8 23.4 42.8 42.7
16.7 18.1 26.2 27.7 38.1 46.4
16.1 18.7 30.3 34.5 45.8 44.7
13.8 36.6 20.6 22.1 57.9 32.8
15.2 34.5 23.9 35.9 21.6 36.9
13.5 27.4 28.8 35.4 54.1 45.9
15.9 27.5 23.3 38.9 41.9 37.4
17.3 30.7 18.4 21.7 32.8 48.2
18.8 28.8 34.4 22.7 34.5 41.7
Media 16.87 28.62 30.85 32.40 40.33 43.95
Desviación 1.96 6.82 7.54 8.42 9.44 6.91
% 9.44 16.08 17.99 17.99 17.46 13.50
Tabla 5. Tamaños de grano obtenidos a partir de la medición a 820°C
Fuente: Propia
Teniendo en cuenta los datos de la tabla 4 y 5 se procede a realizar estas gráficas
para poder establecer diferencias y sacar las conclusiones finales.
41
0 1 2 3 4 5 6
0
10
20
30
40
50
Ta
ma
no
de
gra
no
(m
icra
s)
Tiempo de mantenimiento (Horas)
Tamano de grano 820°C
Tamano de grano 770°C
Gráfica 3. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento
Fuente: Propia
0 1 2 3 4 5 6
0
10
20
30
40
50
Ta
ma
no
de
gra
no
(m
icra
s)
Tiempo de mantenimiento (Horas)
Tamano de grano 770°C
Tamano de grano 820°C
Gráfica 4. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento
Fuente: Propia
En la gráfica 3 y 4 se puede observar que el tamaño de grano tiene una gran variación respecto al tiempo, y que crecen con una leve diferencia entre la temperatura A1 y A3.
42
760 780 800 820
10
20
30
40
50
Ta
ma
no
de
gra
no
(m
icra
s)
Temperatura (°C)
0 horas
1 hora
2 horas
3 horas
4 horas
5 horas
Gráfica 5. Tamaño de grano VS tiempo de mantenimiento
Fuente: Propia
En la gráfica 5. Se puede ver que la temperatura no afecta demasiado el crecimiento, ya que
la temperatura se mantuvo constante.
43
9. CONCLUSIONES
• Al realizar las mediciones antes del tratamiento y después de este con diferentes
tiempos de permanencia en la mufla, se pudo observar en las micrografías (figura
17 a 38) que hubo crecimiento del grano y al realizar las respectivas mediciones
de cada probeta (tabla 4 y 5), se pudo evidenciar que si aumentan los tamaños de
grano aproximadamente 25 micras
• Basándonos en las gráficas 3 y 4, se pudo analizar que el tiempo afecta
considerablemente en el aumento del grano del material tratado acero SAE 1020,
en la gráfica 5 se puede observar que no afecta notablemente al momento del
crecimiento de grano, considerando así que el proceso es isotérmico, la
temperatura no afecta notoriamente pero el tiempo si tiene mayor importancia ya
que los granos crecen notablemente.
44
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