Informe Tratamientos Térmicos

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Informe de laboratorio de materiales de Ingeniería

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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCINLABORATORIO DE MATERIALES DE INGENIERA

Nombre: Carlos Javier Villao Alejandro

Curso y numero de Seccin:1 Terico/105 Prctico

Nmero y ttulo de experimento:Prctica 3: DIAGRAMAS TTT Y CCT PARA LOS TRATAMIENTOS TRMICOS DEL ACERO

Profesor:Ing. Jos Manuel Pilataxi Sislema

Fecha de experimento:6 de Enero del 2015

Fecha de presentacin:20 de Enero del 2015

Nombre de compaero de laboratorio:Curso Completo

Periodo de Estudio:2014 II TrminoContenido:

1 Resumen22Enfoque experimental32.1Tratamiento trmico empleado22.2Metalografa52.3Dureza Rockwell53Materiales y Equipos64Resultados85Anlisis de Resultados106Tabla de Anlisis de los Resultados117 Conclusiones128Referencias12 9Adjuntos 121 Resumen:

Se desea determinar las diferencias metalogrficas de acero SAE 1040, con diferente tipo de tratamiento trmico. Se tomarn en total 5 muestras, una sin tratamiento trmico, las otras cuatro muestras se les elevara la temperatura hasta 750C para despus mediante cuatro tcnicas de enfriado diferente establecer que tipo de tratamiento trmico se les aplico a cada uno y cual establecer a su anlisis de cada estructura granular, forma, tamao y direccin. Para la prctica se requerir la utilizacin. Se utilizar un horno para calentar la muestra de acero y los cuatro medios de enfriamiento sern: 1) por enfriamiento lento apagando el horno y dejando que se enfre el horno y la muestra al mismo tiempo, 2) mediante Agua, la muestra se sumergir en agua lquida a temperatura ambiente, 3) mediante Aceite, la muestra se expondr a Aceite SAE 1040 cubriendo a la muestra en su totalidad, y mediante el enfriamiento por Cal.

Posteriormente re realiza el desbaste de cada muestra, se inicia con la lija de menor valor 220 granos por unidad de rea, una vez terminado se cambia la direccin del lijado 90 y se procede con la lija con el nmero inmediato superior 600, este procedimiento se repite hasta llegar a la lija de 1200.El pulido fino utilizamos pasta de almina y una pulidora con tambor rotatorio, se coloca en la superficie a analizar sobre el tambor y se desliza desde el centro hacia los extremos del tambor mientras est rota; terminado atacamos la muestra con una agente qumico NITAL y se detiene con etanol, se procede a secar y a observar en el microscopio con amplitudes de 100x, 200x y 500x.Finalmente se tomaran datos de dureza, 3 veces por cada muestra, ese promediar y se compararn esos valores de dureza con su metalografa, se determinar qu tipo de tratamiento trmico se utiliz y cules fueron los resultados de dichos anlisis.

Se observ que las los granos presentan una forma muy irregular en la mayora y no presentan una direccin de trabajo en fro, Los granos que poseen mayor cantidad de irregularidad en los bordes tienen mayor dureza adems todos las muestran constan de tamaos de grano no homogneos que no difieren mucho uno de otros; El enfriamiento del Acero con Agua presenta mayor irregularidad en los bordes de grano, se nota una presencia mayor de martensita en su estructura y sus tamaos tienen medidas de dureza elevadas relativamente unos a otros, no presentan alguna direccin identificable..

2 Enfoque Experimental:

2.1 Tratamiento Trmico EmpleadoEl tratamiento trmico es una operacin o combinacin de operaciones que comprenden el calentamiento o enfriamiento del metal, con el fin de mejorar algunas propiedades, en relacin con la condicin original del material. Los propsitos generales del tratamiento trmico son la eliminacin de tensiones internas, homogeneizacin de las estructuras de moldeo, afino de grano y cambio de estructura.

Recocido total.- Este proceso consiste en el calentamiento del acero a la temperatura adecuada durante un tiempo y luego enfriar muy lentamente en el interior del horno o en algn material aislaste del calor. Debido al enfriamiento lento el proceso puede ser asociado al diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro, que en nuestro caso se trata de una muestra de acero hipoeutectoide y corresponde el proceso al diagrama siguiente representado en la figura.El propsito general del recocido es refinar el grano, proporcionar suavidad, mejorar las propiedades elctricas y magnticas y, en algunos casos, mejorar el maquinado.

Normalizado.- El tratamiento trmico de normalizacin del acero se lleva a cabo al calentar aproximadamente a 20C por encima de la lnea de temperatura crtica superior seguida de un enfriamiento al aire hasta la temperatura ambiente. El propsito de la normalizacin es producir un acero ms duro y ms fuerte que con el recocido total, de manera que para algunas aplicaciones ste sea el tratamiento trmico final. Sin embargo, la normalizacin puede utilizarse para mejorar la maquinabilidad, modificar y refinar las estructuras dendrticas de piezas de fundicin, refinar el grano y homogeneizar la microestructurapara mejorar la respuesta en las operaciones de endurecimiento.El hecho de enfriar ms rpidamente el acero hace que la transformacin de la austenita y la microestructura resultante se vean alteradas, ya que como el enfriamiento no se produce en condiciones de equilibrio, el diagrama hierro-carburo de hierro no es aplicable para predecir las proporciones de ferrita y perlita proeutectoide que existirn a temperatura ambiente. Ahora, se tendr menos tiempo para la formacin de la ferrita proeutectoide, en consecuencia, habr menos cantidad de esta en comparacin con los aceros recocidos. Aparte de influir en la cantidad de constituyente proeutectoide que se formar, la mayor rapidez de enfriamiento en la normalizacin tambin afectar a la temperatura de transformacin de austenita y en la fineza de la perlita. El hecho de que la perlita (que es una mezcla eutectoide de ferrita y cementita) se haga ms fina implica que las placas de cementita estn ms prximas entre s, lo que tiende a endurecer la ferrita, de modo que esta no ceder tan fcilmente, aumentando as la dureza. El enfriamiento fuera del equilibrio tambin cambia el punto eutectoide hacia una proporcin de carbono ms baja en los aceros hipoeutectoides y ms alta en los aceros hipereutectoides. El efecto neto de la normalizacin es que produce una estructura de perlita ms fina y ms abundante que la obtenida por el recocido, resultando un acero ms duro y ms fuerte.Templado.- La tcnica de templado consiste en calentar los el acero hasta que se alcance la temperatura crtica austenita+ ferrita austenita al igual que en el recocido y normalizado, seguido de un enfriamiento lo suficientemente rpido con el fin de endurecer la muestra considerablemente.

Este procedimiento es el que mayor dureza confiere a los tonillos. En particular, los enfriados con salmuera resultarn de mayor durezaque los enfriados con agua, y la punta del tornillo donde la velocidad de enfriamiento es mayor acumular la mayor cantidad de martensita.2.2 Metalografa

Se tiene las 4 muestras de hierro con su respectivo tratamiento trmico note que mientras ms homognea la superficie transversal ms rpido se lograr una superficie especular.

Se comenzar con el lijado con la lmina nmero 240. La lija es de Carburo de silicio debido que tiene una dureza mayor que la de ambos materiales segn la escala de Mo. Aumente el nmero de lija (tamao de grano menor) una vez tenido una superficie devastada, gire 90, este cambio de direccin nos permite observar en la superficie si existe un lugar donde no est completamente devastado en ese nivel. Seguir el procedimiento hasta llegar a la lija de 1200. Seguidamente utilizamos pasta de almina para realizar el lijado fino, con el uso de lubricante utilizamos un disco girante para asegurar una superficie totalmente lisa, mover la muestra del centro hacia los extremos durante el pulido fino.

Para el ataque qumico se utiliza un agente qumico NITAL 3% para desgastar los granos de material ms dbiles y poder observarlos en el microscopio. Se requiere un tiempo de 15 segundos de ataque y se detiene con Etanol. Seguidamente se seca para eliminar humedad. Se utilizar el microscopio ptico para analizar la difusin.

3.2 Dureza Rockwell

Se quiere determinar la dureza de una placa del Acero y sus diferentes s tratamientos trmicos. Utilizaremos el durmetro Rockwell para medir al Acero, al desconocer la naturaleza del elemento a medir se comenz por el ms fuerte, identador con punta de punta de diamante sinttico con la carga ms pesada de 150 Kgf para evitar daar las puntas que tienen un costo elevado, se realizaron 3 mediciones siguiendo el procedimiento de medicin resumido en 5 pasos: Identificacin del identador Encerado (colocar la aguja en posicin vertical mediante presin en la probeta) Colocacin de la precarga sobre le probeta Aplicar la carga total Lectura.Se realiza el promedio de las medidas como valor a utilizarse para los anlisis.

3. Equipos y Materiales Pasta de alminaPulidora

Juego de Lijas 220-1000Agentes qumicos (Nital 3%)

Microscopio Muestra de varilla

DurmetroHorno

Cal Aceite Agua

4 Resultados

Se obtuvieron las siguientes imgenes de la muestra en el microscopio ptico a diferentes amplitudes.

EnfriamientoAmplitudDureza HRCImagen

Ninguno(Referencia)400X1) 30.92) 31.03) 32.04) 33.0

Ninguno500XPromedio31.73DS0.98

Aceite 400X1) 31.02) 30.53) 31.54) 31.8

Aceite500XPromedio31.20DS0.5

Agua 400X1) 32.52) 32.53) 33.04) 33.2

Agua 500XPromedio32.8DS0.32

Cal 400X1) 28.92) 28.93) 29.04) 29.0

Cal 500XPromedio28.95DS0.05

5 Anlisis de los Resultados.ReferenciaPrimero se evaluarn la muestra de referencia pues desde all veremos cules son los cambios en micro-estructura que han ocurrido dependiendo del tratamiento trmico que se ha utilizado. El acero SAE 1040, un acero al carb