INTRODUCCIÓN

El acero es una aleación de hierro con una pequeña proporción de carbono, que comunica a aquellas propiedades especiales tales como dureza y elasticidad. En general, también se pueden fabricar aceros con otros componentes como manganeso, niquel o cromo. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería. El hierro es un metal alotrópico, por lo que puede existir en más de una estructura reticular dependiendo fundamentalmente de la temperatura. Es uno de los metales más útiles debido a su gran abundancia en la corteza terrestre (constituyendo más del 5% de esta, aunque rara vez se encuentra en estado puro, lo más normal es hallarlo combinado con otros elementos en forma de óxidos, carbonatos o sulfuros) y a que se obtiene con gran facilidad y con una gran pureza comercial. Posee propiedades físicas y mecánicas muy apreciadas y de la más amplia variedad.

 El hierro técnicamente puro, es decir, con menos de 0.008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, cuyo peso específico es 7.87. Funde de 1536.5ºC a 1539ºC reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo que permite forjarlo y moldearlo con facilidad. El hierro es un buen conductor de la electricidad y se imanta fácilmente.

Templado

El temple como todos los tratamientos térmicos, es un proceso de calentamiento y enfriamiento, realizando este último con una velocidad mínima denominada crítica de temple. El fin que se pretende generalmente en este ciclo es transformar toda la masa de acero con el calentamiento en austenita y después, por medio de un enfriamiento suficientemente rápido, convertir la austenita en martensita, que es el constituyente de los aceros templados.

En la práctica no se transforma la totalidad de la austenita formada, en martensita, en muchos casos porque es imposible conseguir una velocidad de enfriamiento suficientemente rápida en la totalidad de la masa de las piezas muy grandes y en otros, por que no interesa obtener este constituyente sino Bainita, Troostita y Sorbita.

El proceso de temple consta esencialmente de dos fases, una fase de calentamiento y otra fase de enfriamiento. El calentamiento hasta la temperatura máxima se debe iniciar estando el horno está a baja temperatura y a ser posible, a la temperatura ambiente; la elevación de temperatura debe ser uniforme en toda la pieza, ésto se consigue elevando la temperatura del horno lo más lentamente posible.

Por ejemplo para los aceros al carbono, la elevación de temperatura hasta 850°C debe durar como mínimo un minuto por milímetro de espesor o diámetro de la pieza; el tiempo de permanencia a la máxima temperatura, también influye en el

crecimiento del grano y, por lo tanto, debe reducirse todo lo posible, se calcula que es suficiente una permanencia de uno o dos minutos por cada milímetro de espesor de la pieza, para conseguir la austenización completa en el acero, las piezas deben sumergirse en una mezcla de carbón granulado dentro de una caja de acero herméticamente cerrada para evitar descarburación y oxidación de las piezas.

Como norma general la velocidad de calentamiento (calentamiento a la temperatura máxima y permanencia a dichas temperaturas), es moderada, se requiere una hora de calentamiento por cada 2 mm, de espesor o dimensión transversal media de la pieza.

La temperatura de calentamiento depende del contenido de carbono, para los aceros hipoeutectoides es superior al punto crítico Ac3 del diagrama de equiblio Fe. En general esta temperatura la señala el proveedor y normalmente es de unos 40 o 50°C por encima del punto crítico Ac3. El enfriamiento tiene por objeto transformar la totalidad de la austenita formada en otro constituyente muy duro denominado martensita; aunque en alguna variedad de temple el constituyente final deseado es la Bainita. El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad de enfriamiento mínima para que tenga lugar la formación de martensita, ésta se denomina velocidad crítica de temple.

Los factores que más influyen en el temple son el tamaño de la pieza, su composición, su grano y el medio de enfriamiento adecuado.

El contenido de carbono del acero influye a la vez en la temperatura y en la velocidad crítica de temple. La temperatura de temple es tanto más baja cuanto más se aproxima el acero a la composición eutectoide. Los elementos de aleación provocan una inercia en las transformaciones, retardando el inicio y el final de las mismas, con aumentos del tiempo empleado.

Al modificar la estructura cristalina, el temple provoca variaciones en las propiedades mecánicas y tecnológicas del acero, algunas de ellas mejoran (dureza, y resistencia mecánica), mientras que otras, por el contrario empeoran (fragilidad, tenacidad y conductividad eléctrica).

 

Bibliografía

http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/temple.htm

2

OBJETIVOS

Objetivo General

o Determinar las alteraciones y cambios que sufre una probeta de acero laminado al calor al ser templado

o Analizar si el fenomeno ensayado es favorable o no en la ingenieris civil.

o Determinar el diagrama base, esfuerzo unitario vs deformación especifica.

Objetivos específicos

o Observar la forma de falla típica del material, encontrando la forma de falla y textura de esta.

o Determinar el esfuerzo y la deformación especifica que se produce en cada ensayo, así como todas las demás características que presenta cada material ensayado indicando los valores obtenidos.

EQUIPOS

NOMBRE APRECIACIÓN (A) IMAGEN

Maquina Universal de 30 toneladas

A=±1 kg

Calibrador A=±0.05 mm

3

Deformímetro A=±0.01 mm

MATERIALES:

NOMBRE IMAGEN

VARILLA

ACETONA

HIELO SECO

PROCEDIMIENTO

1. Reconocimiento de cada una de las probetas con las que vamos a realizar

el ensayo

2. Conocer la capacidad y apreciación de cada equipo a utilizar.

3. Por medio del calibrador determinar las dimensiones de las muestras a

ensayarse.

4

4. Colocar en la máquina todos los equipos necesarios para realizar los

ensayos correspondientes con cada uno de los materiales, tal como el

deformimetro lineal.

5. Usar el soplete para calentar la probeta al rojo vivo.

6. Una vez obtenida una alta temperatura de la probeta la enfriamos

sumergiéndola en una solución con temperatura bajo cero (acetona y hielo

seco).

7. Una vez terminado este procedimiento comenzamos el ensayo colocando

la probeta en la maquina universal.

8. Comenzamos leyendo las deformaciones cada 200 kg hasta entrar en zona

de fluencia una vez allí cambiamos y leemos las deformaciones cada 50

mm.

9. En la zona de endurecimiento leemos las deformaciones de la probeta cada

2% hasta obtener el valor de su ruptura.

10. Observar cual es la carga máxima y la carga a la cual falla la muestra y

anotar en su respectivo cuadro de datos.

11. Analizar cada uno de los cambios y fallas que tiene el material para cada

material al ser sometido a ensayo de tracción.

12. Tabular los datos obtenidos realizando una tabla de datos.

13. Realizar el respectivo grafico de esfuerzo vs deformación el material

ensayado.

TABLAS DE DATOSTABLA 1 : VARILLA DE ACERO

CARGADEFORMACIO

N AREA ESFUERZO DEFORMACION UNITARIA

N P Δ A σ=P/A Ԑ=Δ/Lo

(Kg) (N) (1X10¯²) mm (mm²) (Mpa) (1x10¯⁴) mm/mm

1 0 0 0 0 0 02 500 4900 4 80,91 60,6 23 750 7350 6 80,91 90,8 34 1000 9800 9 80,91 121,1 55 1250 12250 13 80,91 151,4 76 1500 14700 15 80,91 181,7 87 1750 17150 18 80,91 212,0 98 2000 19600 20 80,91 242,2 109 2250 22050 24 80,91 272,5 1210 2500 24500 28 80,91 302,8 14

5

11 2730 26754 50 80,91 330,6 2512 2820 27636 100 80,91 341,5 5013 2830 27734 150 80,91 342,8 7514 2860 28028 200 80,91 346,4 10015 2810 27538 250 80,91 340,3 12516 2800 27440 300 80,91 339,1 15017 2830 27734 350 80,91 342,8 17518 2810 27538 400 80,91 340,3 20019 2950 28910 450 80,91 357,3 22520 2880 28224 500 80,91 348,8 25021 2910 28518 550 80,91 352,4 27522 2940 28812 600 80,91 356,1 30023 2850 27930 650 80,91 345,2 32524 3030 29694 700 80,91 367,0 35025 3120 30576 750 80,91 377,9 37526 3340 32732 1000 80,91 404,5 50027 3440 33712 1200 80,91 416,6 60028 3600 35280 1600 80,91 436,0 80029 3680 36064 2000 80,91 445,7 100030 3730 36554 2400 80,91 451,8 120031 3770 36946 2800 80,91 456,6 140032 3780 37044 3200 80,91 457,8 160033 3690 36162 3600 80,91 446,9 180034 3590 35182 4000 80,91 434,8 2000

TABLA 2 : VARILLA DE ACERO MODIFICADO

CARGA

DEFORMACION

AREA

ESFUERZO

DEFORMACION

UNITARIAN P Δ A σ=P/A Ԑ=Δ/Lo

(Kg) (N) (1X10¯²)

mm(mm

²) (Mpa) (1x10¯⁴) mm/mm

1 0 0 0 0 0 0

2 250 2450 2 86,59 28,3 1

3 500 4900 5 86,59 56,6 3

4 750 7350 8 86,59 84,9 4

5 1000 9800 11 86,5

9 113,2 6

6 1250

12250 13 86,5

9 141,5 7

7 1500

14700 15 86,5

9 169,8 7,5

8 1750

17150 18 86,5

9 198,1 9

9 2000

19600 20 86,5

9 226,4 10

6

10 2550

24990 23 86,5

9 288,6 12

11 2500

24500 26 86,5

9 282,9 13

12 2740

26852 50 86,5

9 310,1 25

13 2810

27538 100 86,5

9 318,0 50

14 2830

27734 150 86,5

9 320,3 75

15 2790

27342 200 86,5

9 315,8 100

16 2840

27832 250 86,5

9 321,4 125

17 2790

27342 300 86,5

9 315,8 150

18 2940

28812 350 86,5

9 332,7 175

19 2850

27930 400 86,5

9 322,6 200

20 2910

28518 450 86,5

9 329,3 225

21 2850

27930 500 86,5

9 322,6 250

22 2900

28420 550 86,5

9 328,2 275

23 2920

28616 600 86,5

9 330,5 300

24 2930

28714 650 86,5

9 331,6 325

25 3000

29400 700 86,5

9 339,5 350

26 3140

30772 750 86,5

9 355,4 375

27 3390

33222 1000 86,5

9 383,7 500

28 3600

35280 1600 86,5

9 407,4 800

30 3660

35868 2000 86,5

9 414,2 1000

31 3770

36946 2400 86,5

9 426,7 1200

32 3840

37632 2800 86,5

9 434,6 1400

33 3530

34594 3600 86,5

9 399,5 1800

CÁLCULOS TÍPICOS

CARGA

7

ESFUERZO

σ = PA

σ = 981086.59

Nmm ²

σ= 113.29 MPa

P = P * gP = 100 kg * 9,81 (m/s²)P= 9810 N

ÁREA INICIAL

A= πx ø2

4

A=π x10.52

4

A= 86.59 mm²

8

ESFUERZO

σ = PA

σ = 981086.59

Nmm ²

σ= 113.29 MPa

GRÁFICA1 : VARILLA MODIFICADA

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 20000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

DEFORMACION UNITARIA x10¯⁴ mm/mm𝜺

ESFU

ERZO

M

Pa𝛔

ESC: X: 1 cm = 113.64 mm/mm x 1010−4

Y:1 cm = 48.54 MPa

𝛔𝐦𝐚𝒙=434.6 𝐌𝐏𝐚

Z. FLUENCIA

E= 2.5x105 MPaFy= 282.9 MPaσmax = 434.6 MPa𝜺rot= 1800x10-4

mmmm𝚫rot= 3600x10-2 mm

e= 23% “DUCTIL”

ρ= 8.96 Kgm3

y= 3321.4 MPa

x= 125𝑚𝑚/𝑚𝑚 x10¯⁴

𝛔rot=399.5 𝐌𝐏𝐚Fy=282.9 MPa

Z. ENDURECIMIENTO Z. ROTURAZ. AHORCAMIENTO

GRÁFICA2 : VARILLA NORMAL

0 500 1000 1500 2000 25000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

DEFORMACION UNITARIA x10¯⁴ mm/mm𝜺

ESFU

ERZO

M

Pa𝛔

Z. ELASTICA

𝛔𝐦𝐚𝒙=457.8 𝐌𝐏𝐚

x= 445 𝑚𝑚/𝑚𝑚 x10¯⁴

𝛔rot=434.8 𝐌𝐏𝐚Fy=345.2 MPa

E= 1.06x104 MPaFy= 345.2 MPaσmax = 457.8 MPa𝜺rot= 2000x10-4

mmmm𝚫rot= 40000x10-2 mm

e= 30.06% “DUCTIL”

ρ= 8.96 Kgm3

Y= 1000 MPa

Z. ENDURECIMIENTO Z. ROTURA

CONCLUSIONES

La probeta en condiciones normales pudo resistir un valor de 2.2 x105 MPa en el módulo de elasticidad mientras que la probeta que fue templada resistió 2.5 x105 MPa un valor mayor al de la probeta normal

La elongación de la probeta en condiciones normales fue 30.06% mientras que la probeta modificada fue de 23% lo que significa que tuvo más resistencia en carga.

Al analizar las elongaciones no indican que las dos probetas no perdieron su ductilidad.

La probeta en condiciones normales tubo un esfuerzo de rotura de 457.8 MPa mientras que la templada tubo un esfuerzo de 434.6 MPa lo que indica que los cambio sufridos en la probeta no fueron tan grandes ya que el valor fue casi igual

Al realizar el templado de las probetas de acero las mismas no pierden mucha de sus características ya que los valores son casi parecidos a los de la probeta ensayada en condiciones normales

RECOMENDACIONES

Proporcionar información de las especificaciones para los aditamentos que sujetan a la probeta.

Se debe sujetar de la manera más adecuada a los materiales, teniéndose que fijar que los extremos de cada material sean sujetados correctamente para que la maquina universal no tenga ningún problema y evitemos accidentes al ir aumentando la carga en la platina de acero.

Poner toda la seriedad posible al ensayo para que de esta manera no haya ningún tipo de error en los ensayos de tal manera que se logre obtener datos fiables y correctos.

ANEXOS

11

Varilla enfriada en hielo seco y acetona Varilla calentada al rojo vivo

Probeta 2 Acero Probeta 2 Acero (Antes de traccionarse) (Después de traccionarse)