INFORME DE LABORATORIO

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Nombre:

Curso y numero de seccin:

Nmero y ttulo de experimento

Profesor

Fecha de experimento

Fecha de presentacin

Nombre de compaero de laboratorio

Bryan Erasmo Samaniego Andrade

Materiales de Ingeniera, paralelo 108, Martes 7.30-9.30 am

Experimento No. 3, Diagramas TTT y CCT para los Tratamientos Trmicos del Acero

Vctor Rafael Palacios Cevallos

15 de Julio, 2014

29 de Julio, 2014

Jorge Bonifaz, Anthony Crdova, Guillermo Urquizo, Cristhian Zuiga.

DIAGRAMAS TTT Y CCT PARA LOS TRATAMIENTOS TRMICOS DEL ACERO

a) Objetivos: Familiarizar al estudiante con los conceptos de los tratamientos trmicos, Estar en capacidad de identificar y describir los diferentes tratamientos trmicos, Estar en capacidad de disear procesos de tratamientos trmicos usando los diagramas TTT y/o CCT.

b) ResumenLa prctica que se realiz el da martes 15 de julio del 2014 se denomina Diagramas TTT y CCT para los tratamientos trmicos del acero, esta prctica consista en conocer los diferentes tratamientos trmicos que se le puede dar a un acero segn su medio de enfriamiento al ser calentado a una cierta temperatura, el material usado fueron diferentes probetas alrededor de 2 cm de largo de varilla corrugada, se calentaron 3 probetas en el horno a una temperatura de 850 C durante un tiempo y luego se deja enfriar cada una en un medio diferente (H2O, Oil, Cal). Luego de esto se realiza un lijado y pulido a cada muestra para as obtener su microestructura y observar las fases obtenidas debido al tratamiento, y tambin se calcula la dureza que posee cada muestra con el microdurmetro Brinell Rockwell C.

c) Enfoque experimental1. Primero se encendi el horno elctrico Mufla de seccin cuadrangular de 10 * 10 cm y una profundidad de la misma medida, se dej a una temperatura de 1300C durante 5 minutos.2. Luego se utiliz una varilla corrugada 1010 y se cortaron probetas de 2cm de largo.3. Con el horno a una temperatura de 850 C siendo esa la temperatura de Normalizacin se introdujeron las probetas en su interior alrededor de 15 minutos.4. Al pasar el tiempo requerido se dej enfriar las muestras en 3 diferentes medios, una se enfri en agua, otra en Oil y la ultima en Cal. 5. Al estar listas y fras todas las muestras se realiz en la superficie de cada una un buen lijado usando lijas de (220, 320, 400, 600, 1000) granos por milmetro cuadrado, al haber hecho esto se realiz un pulido en la pulidora usando pasta alumina hasta que la superficie de la muestra luzca como un espejo.6. Con las superficies listas se realiz una medida de su dureza superficial en cada muestra usando el durmetro Rockwell C con punta de diamante y un peso de 150 gr.7. Para finalizar se realiz un ataque qumico con nital 3% para obtener las respectivas metalografas en el microscopio ptico.

d) Equipos: Horno elctrico Mufla Pulidora Microscopio ptico Durmetro Rockwell C; Modelo: 3YR; Cdigo: EM-015; Serie: 752

e) Materiales: Varilla corrugada (1010) de bajo carbono Guantes Arco sierra Lija(220,320,400,600,1000) granos/mm2 Pasta lumnica Nital 3%

f) Condiciones de prueba: Temperatura: 850CTiempo: 15 minMedio enfriamiento: Agua, Oil, Cal

g) Resultados:

Tabla N1Medio de enfriamientoDureza alcanzada

Primer medicinSegunda medicinValor promedio

Agua42 HRC47 HRC44.5 HRC

Aceite (Oil)37 HRC35 HRC36 HRC

Cal30 HRC31 HRC30.5 HRC

h) Anlisis de resultados

Estructura interna de la varilla con medio de enfriamiento usando CalGrfico 1. 500x1 cal

Grfico 6. 200x1 calGrfico 2. 200x1 cal

Estructura interna de la varilla con medio de enfriamiento usando Agua

Grfico 3. 500x1 agua

Grfico 4. 200x1 agua

Estructura interna de la varilla con medio de enfriamiento usando Aceite

Grfico 5. 500x1 aceite

Grfico 6. 200x1 aceite

Las tres diferentes muestras al ser sometidas a un proceso de normalizado incrementaron el valor de su dureza, esto depende del medio de enfriamiento y el tiempo que le tomo, por ejemplo en el agua fue un enfriamiento rpido con respecto a los dems por lo tanto posee mayor dureza, despus el aceite y por ltimo la cal el cual le tomo mayor tiempo de enfriamiento por lo tanto su dureza aumento en menor cantidad que un enfriamiento en agua y aceite. Finalmente en el microscopio ptico observamos los Diagramas TTT y CCT del acero, en donde aumento el contenido de Perlita(ferrita y cementita), adems la Perlita laminar gruesa despus del Normalizado paso a ser Perlita Laminar fina es decir su espaciamiento disminuye provocando aumento de dureza, resistencia mecnica y maquinabilidad

i) Conclusiones: Al obtener los resultados de dureza se puede concluir que el proceso de normalizado provoco un aumento en la dureza del material, le otorgo mejor resistencia mecnica debido a que se aliviaron tensiones, y tambin una mejor maquinabilidad conservando la ductibilidad.

Los resultados de dureza obtenidos nos indican que al usar el agua como medio de enfriamiento se obtuvo mejores resultados o aumento de dureza de la varilla debido a que el enfriamiento es rpido, luego le sigue el enfriamiento en aceite y por ultimo con mayor tiempo de enfriamiento al usar cal se obtuvo el valor de dureza ms pequeo que los anteriores.

Al observar la microestructura se puede concluir que el contenido de perlita (ferrita y cementita) aumento.

Al someter la muestra al proceso de Normalizado los resultados fueron que la Perlita Laminar Gruesa se convirti en Perlita Laminar Fina lo que quiere decir que el espaciamiento en la microestructura disminuyo por tal motivo la dureza del material obtuvo un aumento significativo.

j) Recomendaciones: Es necesario realizar un buen lijado de la superficie y despus un excelente pulido lo que permite que el microscopio otorgue una grfica en la cual se pueda apreciar con claridad la difusin.

Es muy importante que las superficies de la varilla de acero sean cortadas con mucho cuidado para que ambas caras sean paralelas al piso y exista una correcta medicin de dureza.

Llevar el mandil, usar guantes al momento de sacar la probeta del horno

Tener cuidado con los dedos al momento de cortar la muestra de acero

k) Referencias: Gua de laboratorio de materiales de ingeniera practica 3 Diagramas TTT y CCT para los tratamientos trmicos del acero Gua de estudio del curso de Materiales de Ingenieria del Ingeniero Omar Serrano

L) Adjuntos:1. Describir detalladamente la prctica realizada (tiempos, temperaturas, medios de enfriamiento, etc.)En la prctica de Diagramas TTT y CCT para los tratamientos trmicos del acero primero precalentamos la probeta en la mufla a una temperatura inferior a 13000C la cual es la mxima durante un tiempo de estabilizacin de 5 minutos luego cortamos la probeta 5 partes iguales y la sometemos bajo las siguientes condiciones: a una temperatura de Normalizacin de 8500C durante un tiempo de 15 minutos.Luego enfriamos las muestras bajos 3 medios de enfriamientos los cuales fueron: agua, aceite y cal.Despus se realiz pulido grueso para obtener una superficie pulida donde no existan diferentes planos en la superficie que interfiera posteriormente en los anlisis de la muestra, despus el pulido fino a travs del disco giratorio se realiz con el fin de eliminar las pequeas imperfecciones en la superficie de la muestra que no se pueden eliminar con el pulido grueso. Posteriormente procedimos aplicarle a las probetas una identacion mediante el durmetro de Rockwell C y calculamos la dureza de cada probeta de los diferentes tipos de enfriamiento.

2. Describir y comparar los siguientes tipos de tratamientos trmicos:Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950 C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etctera. Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento.Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitizacin (800-925 C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en fro y las tensiones internas.Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

3. Describir el comportamiento mecnico de aleaciones de Fe-C de acuerdo al contenido de:Ferrita: este es un hierro comercialmente puro, y en la prctica constituye una solucin muy dbil de carbono (0.006%, a la temperatura ambiente) en hierro alfa. El hierro alfa es un alotrpico de hierro, la ferrita es suave dctil, y relativamente dbil. Cementita: este es el nombre que le dan los ingenieros y metalrgicos al carburo de hierro. Es muy duro y frgil. Todo el carbono presente en el acero se combina con hierro para formar carburo de hierro.Perlita: esta es una aleacin eutectoide de ferrita y cementita. Los dos componentes forman una estructura que se lamina como la madera contrachapada. Estos cristales, observados al microscopio, presentan un brillo nacarado que le da origen a su nombre. Los cristales de carbono contienen 0.83% de carbono y forman la estructura ms fuerte presente en un acero simple al carbono.Austenita: esta es una solucin de carbono y hierro gamma. El hierro gamma es un altropo de hierro. Habitualmente solo existe por encima de las temperaturas crticas superiores correspondientes a los aceros simples al carbono. Los tres constituyentes y estructuras previas se transforman en austenita en el momento en que se alcanza la temperatura critica superior,. En forma anloga, al enfriarse, la austenita cambia siempre de nuevo a ferrita, cementita y perlita cuando se llega a la temperatura critica inferior.

Diagrama TTT de enfriamiento

Imgenes

Grafico7. Porta lijas

Equipo: CortadoraMarca: STRUERSModelo: DISCOTOMCdigo ESPOL: 2743

Grafico 9. Probetas

Equipo: Pulidora universal Marca: STRUERSModelo: DP-UCdigo ESPOL: 2741

Grafico 7. Porta lijas

Grafico 8. Probeta pulida

Grafico 9. Probetas

Equipo: Medidor de durezaMarca: Rockwell CSerie: 752Modelo: 3YRCdigo ESPOL: 2910