Laboratorio Tratamientos Térmicos

7/27/2019 Laboratorio Tratamientos Trmicos

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I. OBJETIVOS

Conocer y aplicar distintos tratamientos trmicos, distinguiendo y conociendo lasdiferentes propiedades que estos le otorgan al acero.

Aprender el manejo de instrumentos de laboratorio como el durmetro o elmicroscopio metalogrfico.

Observacin y reconocimiento de las fases presentes en la microestructura delmaterial a analizar, mediante el uso del microscopio metalogrfico, dependiendo deltratamiento trmico al que haya sido sometida la pieza.

Relacionar las propiedades fsicas y mecnicas con la microestructura correspondientede cada probeta y observar el cambio de dichas propiedades (esperadas segn lacomposicin qumica de la pieza) despus de un tratamiento trmico.

Comprobar y comprender que la aplicacin de los distintos tratamientos trmicosimplica la obtencin de microestructuras diferentes a las que se esperan.

II. PROCEDIMIENTO, MATERIALES Y EQUIPO UTILIZADO

Probetas analizadas:

o Acero AISI 1020: templado en agua, templado en aceite, recocido,

normalizada.o Acero AISI 1045: templado en agua, templado en agua ms revenido,

templado en aceite, templado en aceite ms revenido.

Materiales y Equipo

o Durmetroo Depsito con agua y depsito con aceiteo Nital (necesario para el ataque qumico)o Alcoholo

Secadora

o Horno para el calentamiento de las piezaso Pinzaso Microscopio metalogrfico


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Templado en aceitems revenido

HRb98

97.598

97.83

Normalizado HRb76.575.583.5

78.5

AISI1045

Templado en Agua HRc50

59.557

55.5

Templado en aguams revenido HRb

93

9596 94.67

Templado en aceite HRc

23.524.522

23.33

Templado en aceitems revenido HRb

9493

93.5

93.5

Normalizado HRb8994

92.591.83

Sin TratamientoTrmico (desuministro)

HRb9393

91.592.5


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Tabla de valores para la dureza longitudinal :

Acero Tratamiento EscalaRockwellValor dedureza Valor promedio

AISI1020

Templado enagua HRc

303738

35

Templado enagua msrevenido

HRc283533

32

Templado enaceite HRb

949695

95

Templado enaceite msrevenido

HRb89

90.596

91.83

Normalizado HRb737172

72

AISI1045

Templado enAgua

HRc 605662.5

59.5


HRb959495

94.67

Templado enaceite

HRc

22

2622.5 23.5


HRb838785

85

Normalizado HRb83

78.5

79

80.17


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Sin TratamientoTrmico (desuministro)

HRb91.59092

91.17

2. Para cada una de las muestras, construya grficos poniendo en abcisas lasdistancias a lo largo del dimetro de la muestra y, en ordenadas, la durezacorrespondiente.

AISI 1020:

05

10

15202530354045

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Durez

a

Distancia desde el centro (mm)

Templado en Agua

05

1015202530354045

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Dureza


Templado en Agua ms Revenido


6/15

90919293949596979899

0 2 4 6 8 10 12

Dureza


Templado en Aceite

90919293949596

979899

0 2 4 6 8 10 12

D

ureza


Templado en Aceite ms Revenido


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AISI 1045

75767778798081828384

0 2 4 6 8 10 12

D

ureza


Normalizado

91.491.691.8

9292.2

92.492.692.8

9393.2

0 5 10 15 20

Dur

eza


Sin Tratamiento


8/15

88

89

90

91

9293

94

95

0 2 4 6 8 10 12

D

ureza


Normalizado

48

50

52

54

56

58

60

0 2 4 6 8 10 12

Durez

a


Templado en Agua

92.5

9393.5

94

94.595

95.5

9696.5

0 2 4 6 8 10 12

Dureza


Templado en Agua ms Revenido


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3. Describa las microestructuras observadas en cada una de las muestrasdespus del tratamiento trmico.

AISI 1045 SIN ATAQUE:

Presenta pequeos puntos negros que son debido a las inclusiones, impurezas oporosidad.

AISI 1045 SIN TRATAMIENTO TRMICO:

Presenta matriz ferrita ms disperso de perlita. Es posible observar abundantecontenido de perlita, esto quiere decir que podemos encontrar alto contenido decementita (Fe3C) y esto se produce cuando tenemos un elevado % C, que en el casodel AISI 1045 corresponde a 0.45% que es un valor medio/alto, constituyendo un acerode medio carbono.

AISI 1045 NORMALIZADO:

Podemos observar el tamao de grano: pequeo, y con ello, en esta probeta, menoscontenido de perlita y ms contenido de ferrita.

AISI 1045 TEMPLADO EN AGUA:

Es posible observar que presenta una sola fase, que corresponde a martensita. Luego,con cierta dificultad, es posible visualizar pequeas agujas o fibras correspondientes ala estructura acicular.

92.8

93

93.2

93.4

93.6

93.8

94

94.2

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Dureza


Templado en aceite ms revenido


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AISI 1045 TEMPLADO EN AGUA MS REVENIDO:

Presenta martensita revenida, quiere decir que las estructuras en forma de agujaspresentes con el temple nico desaparecen dando paso a una estructura ms suave. Elaspecto de la microestructura es similar a arena.

AISI 1045 TEMPLADO EN ACEITE:

Debido a una mala aplicacin del tratamiento trmico es posible observar unos puntosblancos. Lo que se debera poder visualizar con facilidad son las estructuras en formade aguja.

AISI 1045 TEMPLADO EN ACEITE MS REVENIDO:

Presenta una estructura ms suavizada que la nicamente templada en aceite,caracterstica de la martensita revenida, sin embargo an presenta las zonas blancas

producto del mal tratamiento trmico llevado a cabo.

IV. DISCUSIN DE RESULTADOS

1. Comente y explique los resultados de los grficos de dureza obtenidos. Estimela resistencia a la traccin de cada muestra (en las que pueda hacerlo).Ordene las probetas en orden creciente de tenacidad. Explique.

Al observar los grficos de dureza, salta a la vista el hecho de que la dureza en laprobeta va disminuyendo conforme nos acercamos por el interior al ncleo de lamuestra. Esto concuerda con la teora correspondiente con las velocidades deenfriamiento y las grficas de enfriamiento (TTT), puesto que la superficie del materialse enfra a una velocidad distinta que su interior (a mayor cercana a la superficie,mayor velocidad de enfriamiento), dado que la cara externa est expuestadirectamente al ambiente o entorno en el que se realiza el enfriamiento, al mismotiempo que a medida que nos adentramos en el interior de la pieza, hay ms cantidadde material que la envuelve, aislndola en mayor medida del medio de enfriamiento.

Para estimar la resistencia a la traccin en cada muestra empleamos la siguienteexpresin:


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Acero Tratamientotrmico DurezaDureza

(HB) (MPa)

AISI 1045

SinTratamiento

Trmico

92.5 HRb 195 585

Normalizado 91.83 HRb 191 573

Templado enagua

55.5 HRc 575 1725


94.67 HRb 207 621

Templado enaceite

23.33 HRc 242 726


93.5 HRb 199 597

AISI 1020

Normalizado 78.5 HRb 143 429

Templado en

agua

36 HRc 338 1014


33.17 HRc 314 942

Templado enaceite

93.83 HRb 200 600


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97.83 HRb 228 684

Probetas en orden creciente (menor tenacidad a mayor tenacidad):

Probeta de acero AISI 1020 Normalizado. Probeta de acero AISI 1045 Normalizado. Probeta de acero AISI 1020 Templado en aceite. Probeta de acero AISI 1020 Templado en agua. Probeta de acero AISI 1020 Templado en aceite ms revenido. Probeta de acero AISI 1045 Templado en agua ms revenido. Probeta de acero AISI 1045 Templado en aceite.

Probeta de acero AISI 1045 Templado en agua. Probeta de acero AISI 1045 Templado en aceite ms revenido. Probeta de acero AISI 1045 Templado en agua ms revenido.

2. Apoyndose en la bibliografa, identifique la microestructura que ha obtenidoen sus probetas.

o Acero AISI 1045 NORMALIZADO Microestructura ferrito-perltica.

o Acero AISI 1045 TEMPLADO EN AGUA Microestructura martenstica (1 solafase).

o Acero AISI 1045 TEMPLADO EN AGUA MS REVENIDO Microestructurade martensita revenida.

o Acero AISI 1045 TEMPLADO EN ACEITE Microestructura martenstica.

o Acero AISI 1045 TEMPLADO EN ACEITE MS REVENIDO Microestrucutura de martensita revenida.

3. Ha obtenido en sus probetas, la microestructura que segn la bibliografa y/omanuales debi obtener?

Efectivamente se ha obtenido la microestructura que se esperaba, sin embargo en elcaso del temple en aceite y temple ms revenido en aceite la microestructura obtenidatiene la aadidura de ciertos puntos de color blanco que, como se nos explic en ellaboratorio, son el resultado de una mala aplicacin del tratamiento (en este caso, eltemple).


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V. CUESTIONARIO

1. Represente esquemticamente los ciclos de calentamiento y enfriamiento, para los siguientes tratamientos trmicos en aceros: Recocido subcrtico,Recocido de austenizacin incompleta, cementacin, temple subcrtco.

RECOCIDO SUBCRTICO: elimina las tensiones del material y aumenta su ductilidad.

La curva a es la correspondiente para el recocido subcrtico

RECOCIDO DE AUSTENIZACIN INCOMPLETA: Son tratamientos que se suelen dar alos aceros al carbono o aleados, de ms de 0,50%C, para ablandarlos y mejorar sumaquinabilidad.


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CEMENTACIN:Se aporta carbono a la superficie de la pieza, mediante difusin, conel objetivo de endurecer la zona externa de una pieza sin modificar su ncleo.

2. Compare cementacin y nitruracin: ventajas y desventajas.

Cementacin Nitruracin Endurecimiento de la superficie sin afectar elcorazn de la pieza.

Capas de gran dureza

Es necesario un tratamiento trmicoposterior.

Muy buena resistencia a la corrosin

El enfriamiento se realiza a elevadastemperaturas con lo que el acabado de la

capa de carbono sobre la pieza no es 100%uniforme.

Ausencia de deformaciones: motivado porbajas temperaturas de tratamiento, bajasvelocidades de enfriamiento y porque la piezano experimenta transformaciones en estadoslido. Esto significa que las piezas nitruradasno necesitan de un mecanismo posterior paraajustar tolerancias.Retencin de la dureza a elevadastemperaturas (cercanas a la alcanzadadurante el nitrurado). Esto debido a laestabilidad de los nitruros formados.Utilizacin de atmsferas peligrosas(potencialmente explosivas por la presenciade hidrgeno).


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VI. CONCLUSIONES

Se ha podido comprobar la alotropa del acero pues presenta estructuras qumicasdiferentes de acuerdo al tratamiento trmico al que ha sido sometido.

Es necesario tener cuidado con la sobreexposicin al ataque qumico, pues deteriorala microestructura e imposibilita su adecuada visualizacin.

Las piezas templadas que son sometidas al tratamiento trmico de revenidoadquieren, como es de suponer, mayor tenacidad.

Es necesario tener mucho cuidado al utilizar el durmetro e intentar en lo posibleque la superficie de las probetas se encuentre perpendicular a la punta, para evitarque arroje valores inexactos.

As tambin se debe tener especial cuidado con que la superficie de las probetas seencuentre adecuadamente lijada y pulida, con lo que se asegura la perpendicularidada la hora de realizar la medicin en el durmetro.

Se ha podido comprobar con los ensayos de dureza, como es que el grosor delmaterial influye en la determinacin de propiedades al realizarle tratamiento trmico

a la pieza, esto pues incide sobre el parmetro de la velocidad de enfriamiento,haciendo que el enfriamiento se vuelva ms lento en el interior de la probeta puesresulta ms dificultoso, a causa de la cada vez mayor capa de material que envuelveal centro (de la muestra).

Un gran espesor de pieza, a parte de las dificultades tcnicas que acarrea en cuanto ahomogeneidad de propiedades en el material, constituye un gasto econmico extradado que requiere un mayor tiempo durante su calentamiento que una pieza demenor espesor.

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