Prac.1018Juan,Alonso,Lalo

7/16/2019 Prac.1018Juan,Alonso,Lalo

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ACERO 1018

INTRODUCCIN

Los metales y aleaciones ferrosas se basan en el metal denominado hierro, el cual

constituye su componente principal. Se trata de un metal suave y gris que raramente seencuentra en estado puro fuera de laboratorio. El coque es una forma de carbono, y escon base en el coque utilizado en los altos hornos con los que se forman inicialmente loscompuestos hierro/carbono. A la temperatura ambiente, los metales ferrosos, recocidos,contienen tres constituyentes principales que son la ferrita, cementita y perlita.

Este tipo de aceros tienen las siguientes especificaciones:

C - .18% Mn - .6% P - .04% S - .05% Si - .3%

El manganeso es un elemento constituyente esencial, ya que se asegura la obtencin deun lingote sin ampollas. Por otra parte se combina con cualquier azufre presente, que deotra forma debilitara al acero. En general el manganeso eleva el punto de rendimiento ala vez que la fuerza y rigidez del acero. Sin embargo, aumenta su tendencia a quebrarsey distorsionarse al templarse por enfriamiento, y esta es la razn por la cual sucontenido debe mantenerse por debajo del .5% en los aceros de este tipo.

La slice es una impureza procedente del mineral. Debe limitarse al .1 .2% en losaceros, pues de otra forma ocasionara fallas en la cementita, con la debilidadconsiguiente. Tiene un escaso efecto directo en las propiedades mecnicas, siempre quela cantidad presente se limite al porcentaje que se indic.

El azufre es una impureza procedente del coque utilizado en los altos hornos. Tiende acombinarse con el hierro para formar sulfuro ferroso, que debilita en buena medida alacero. Afortunadamente tiene una afinidad an mayor con el manganeso, y el sulfuro demanganeso que se forma no debilita al acero. Por esta razn, la cantidad de azufre

presente se mantiene por debajo del .05%, y siempre deber de haber por lo menoscinco veces ms manganeso que azufre.

El fsforo es una impureza procedente del mineral. Forma compuestos que danfragilidad al acero, y por lo tanto habr de eliminarse por refinacin hasta donde sea

posible. Se encuentra siempre disuelto en los granos de ferrita a los que comunica gran

fragilidad.

Las caractersticas de este acero es que es blando y dctil, y se forja y se estira encaliente o en fro, siendo maquinado fcilmente mediante el empleo de herramientas dealta velocidad para el corte de acero.


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CARACTERSTICAS DEL FABRICANTE.

ACERO 1018

Anlisis qumico segn Norma Nacional NMX B-301 (% en peso):

C- .15-.20

Si- .15-.35

Mn- .60-.90

P max .040

S max .050

Dureza: 150 HB (81 RB)

Tratamientos trmicos recomendados (valores en C):

Forjado 1100-1250

Normalizado 870-900

Recocido:

Ablandamiento 650-700 enfriar al aire.

Regeneracin 850-890 enfriar en horno.

Templado cementar 925

Revenido 150-250

Puntos crticos:

Acl 724 oc

Ac3 840 oc


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RECOCIDO

Recocido: Los procesos de recocido se utilizan para ablandar loa aceros ya endurecidos.Esta dureza se logra de dos formas.

1._ Endurecimiento por enfriamiento. La temperatura a la que debe calentarse el aceropara eliminar su estructura y propiedades iniciales depender del contenido de carbonodel acero, esta se da en intervalos de 20 a 50 hasta aprox. 850C. Para endurecerse porenfriamiento depende de 2 cosas: el contenido de carbono, ya que debe de ser suficientecarbono presente para formar las estructuras cristalinas duras en el acero cuando este escalentado y enfriado. El efecto de contenido de carbono del acero despus de sucalentamiento y enfriamiento se presenta muy duro, y lo otro por lo que depende es porla velocidad de enfriamiento que se refiere al rpido enfriamiento necesario paraendurecer a los aceros y esto de conoce como templado. El lquido en que se mete elacero para lograr este rpido enfriamiento se denomina bao de templar. Este bao

puede ser de 2 maneras: Agua en Aceite (no aceite lubricante)

2._ Endurecimiento por trabajo. Este se produce cuando un metal se trabaja en fro. Elmetal pasa a ser ms duro y frgil en el punto en que el trabajo en fro distorsiona laestructura cristalina del metal.

Recocido Total

Este proceso se utiliza o bien con aceros endurecidos por enfriamiento o endurecidospor trabajo. Por razones econmicas se utiliza principalmente con aceros endurecidospor enfriamiento. El recocido total consiste en calentar el metal hasta 880 C, que

corresponde a su contenido particular de carbono, y enfriando el metal en formasumamente lenta, normalmente apagando el horno, cerrando los reguladores de tiro, ydejando que el horno y la pieza se enfren a la vez. Se producir algn crecimiento degrano, y el metal tendr la ductilidad a la mxima, a la vez que la resistencia mnimacorrespondiente a su composicin particular.

Recocido Subcritico

Cuando un acero al bajo o medio carbono se trabaja en fro hasta que se endurezca porel trabajo, resulta con frecuencia necesario recocer el componente antes de ponerlo enservicio, o antes de someterlo a nuevo proceso. Por estas razones el recocido subcritico

se denomina con frecuencia recocido de proceso o recocido entre etapas. El recocidosubcritico consiste en calentar el componente de acero endurecido en el trabajo hastaque su temperatura se encuentre dentro del intervalo de 550 a 650C. Los componentesse recalientan a esta temperatura hasta que se logra el requerido crecimiento granular. Acontinuacin los componentes se enfran lentamente como en el caso del recocido total.Este proceso no puede utilizarse para recocer componentes endurecidos porenfriamiento, ya que dichos componentes no contiene los cristales distorsionados y conesfuerzos interiores que ponen en marcha el proceso de recristalizacin.


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TEMPLE

El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza querequiere para ciertos usos. En un acero al carbono bien templado, el valor del lmiteelstico suele llegar a ser un 75% de la carga de rotura. Cuando interesa fabricar piezas

con resistencia de 38 a 55 Kg/mm2 es, en general, muy poco ventajoso el tratamientotrmico (temple y revenido), ya que por tratarse de aceros de bajo contenido de carbono(0.15 a 0.30%). Cuando quieren fabricarse piezas con esas resistencias en general,conviene utilizar aceros en bruto de forja, laminados o normalizados. Cuando se trata de

piezas de gran espesor el tratamiento es casi intil porque se presenta el problema depoca penetracin de temple o templabilidad. El empleo de los aceros al carbonotemplados y revenidos para la fabricacin de piezas con esas resistencias tiene variasventajas. Una muy importante es que el lmite de elasticidad es ms elevado que en losaceros normalizados o recocidos, y otra que la combinacin de caractersticas(resistencia y alargamiento) tambin se mejora. En cambio si esa resistencia se consiguetemplando y reviniendo la pieza despus de mecanizada, el trabajo de torno o fresa se

podr hacer previamente en estado recocido mucho ms fcil.

Los constituyentes ms duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograrestos constituyentes, se sigue este proceso:

Fase 1.El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenizacin completa en los acerosde menos de 0.9% de C.

Fase 2.El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneizacin entre elncleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarn ms tiempo que las delgadas. Si la

velocidad en la fase 1. fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase2.

Fase 3.La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva deenfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita.

El xito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformacin ydel empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento.

NORMALIZACIN

Las temperaturas relacionadas con el normalizado de los aceros difieren de lascorrespondientes al recocido y endurecimiento por enfriamiento. El proceso consiste encalentar el acero hasta aprox. 850C; enfrindolo en corrientes de aire libre. Esteenfriamiento ligeramente ms rpido da por resultado que el metal tenga una estructuragranular ms fina que en el recocido. De esta forma el metal queda menos dctil, pero laestructura granula, ms refinada, da un acabado superior al maquinar el metal. Laestructura granular ms fina tiene como consecuencia una resistencia superior, si secompara con la de los metales recocidos. El normalizado se utiliza tambin paraeliminar esfuerzos en el proceso de impedir la combadura.


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REVENIDO

Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto:

1. Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa.

2. transformar la martensita en estructuras perlticas finas, menos duras pero msresilintes que la martensita.

Fase 1.Se calienta siempre por debajo del punto crtico A1. La temperatura alcanzadaes fundamental para lograr el resultado apetecido.Fase 2.En general, el mantenimiento no debe ser muy largo.Fase 3.Se enfra en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muyimportante.

CEMENTACION

La mayor parte de las piezas que componen las maquinas y motoras, se fabrican deforma que sus propiedades mecnicas sean bastante uniformes en toda la masa.

La cementacin es un procedimiento de endurecimiento superficial, que consiste enaumentar el contenido de carbono en la superficie de las piezas de acero, rodendolas deun medio carburante, manteniendo todo el conjunto, durante un cierto tiempo a elevadatemperatura, luego se templan las piezas y quedan con una gran dureza superficial.

Se pueden emplear cementantes slidos, lquidos y gaseosos, oscilando la duracin de lacementacin de 6 a 10 horas cuando se utilizan cementantes slidos, 1 a 6 horas cuandose trata de sales o cementantes lquidos y de 1 hora a varios das con semenetantesgaseosos.

La operacin se realiza generalmente a temperaturas comprendidas entre los 850 y1000C, siendo las temperaturas prximas a 900C las ms utilizadas.

En el proceso de cementacin se pueden distinguir dos etapas distintas1.- la absorcin del carbono por el acero2.- el mejoramiento de caractersticas por medio de tratamientos trmicos adecuados


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ALEACIONES HIERRO - CARBONO

No se conoce con exactitud la fecha en que se descubri la tcnica de fundir mineral de hierropara producir el metal para ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por losarquelogos en Egipto datan del ao 3.000 a.c., y se sabe que antes de esa poca se

empleaban adornos de hierro; los griegos ya conocan hacia el 1.000 a.c, la tcnica de ciertacomplejidad para endurecer armas de hierro mediante tratamiento trmico.Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas lasaleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.c.) se clasifican en la actualidad como hierroforjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbnvegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reduca el mineral a una masaesponjosa de hierro metlico lleno de unaescoria formada por impurezas metlicas y cenizas de carbn vegetal. Esta esponja de hierro seretiraba mientras permaneca incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsarla escoria y dejar el hierro. El hierro producido en esas condiciones sola contener un 3% departculas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En ocasiones esta tcnica de fabricacinproduca accidentalmenteautntico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acerocalentando hierro forjado y carbn vegetal en recipientes de arcilla durante varios das, con loque el hierro absorba suficiente carbono para convertirse en acero.

Despus del siglo XIV se aument el tamao de los hornos utilizados para la fundicin y seincrement el tiro para forzar el paso de los gases de combustin por la carga o mezcla dematerias primas. En estos hornos de mayor tamao el mineral de hierro de la parte superior delhorno se reduca a hierro metlico y a continuacin absorba ms carbono como resultado de losgases que lo atravesaban. El producto de estos hornos era el llamado arrabio, una aleacin que

funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba despuspara fabricar acero.La produccin moderna de arrabio emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de losusados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio para la produccin de acero mediantechorros de aire se debe al inventor britnico Henry Bessemer, que en 1855 desarroll el horno oconvertidor que lleva su nombre. Desde la dcada de 1960 funcionan varios minihornos queemplean electricidad para producir acero a partir de chatarra.

Las aleaciones de hierro y carbono -aceros y fundiciones- son las aleaciones metlicas msimportantes de la civilizacin actual. Por su volumen, la produccin de fundicin y de acerosupera en ms de diez veces la produccin de todos los dems metales juntos.

Corrientemente se da el nombre de acero y fundicin, a las aleaciones hierro - carbono (si tienenms del 2% de C son fundiciones y si tienen menos del 2% de C son aceros).

El hierro forma soluciones con muchos elementos: con los metales, soluciones por sustitucin,con el carbono, nitrgeno e hidrgeno, soluciones por insercin.

La solubilidad del carbono en el hierro depende de la forma cristalogrfica en que se encuentrael hierro. La solubilidad del carbono en el hierro (cbica de cuerpo centrado) es menor que el0,02% y en el hierro (cbica da caras centradas) es hasta el 2%.Se distinguen tres grupos de aceros al carbono: eutectoides, que contienen cerca de un 0,8% de

C, cuya estructura est constituida nicamente por perlita: Hipoeutectoides, que contienen


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menos del 0,8% de C, con estructura formada por ferrita y perlita; e Hipereutectoides, quecontienen del 0,8 al 2% de C y cuya estructura consta de perlita y cementita.

MICROESTRUCTURAS DE LOS ACEROS

Los constituyentes metlicos que pueden presentarse en los aceros al carbono son: ferrita,cementita, perlita, sorbita, troostita, martensita, bainita, y rara vez austenita, aunque nunca comonico constituyente. Tambin pueden estar presentes constituyentes no metlicos como xidos,silicatos, sulfuros y aluminatos.

El anlisis del micro estructuras de los aceros al carbono recocidos y fundiciones blancas debenrealizarse en base al diagrama meta estable Hierro-carburo de hierro o Cementita.

Diagrama Fe-C


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Las micro estructuras que presenta el diagrama de equilibrio para los aceros al carbono son:

FERRITA (Hierro a)

Es una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es del

orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro puro, la mxima solubilidad decarbono en el hierro alfa es de 0,02% a 723 C.

Micro estructura del acero al carbono, cristales blancos de ferrita

La ferrita es la fase ms blanda y dctil de los aceros, cristaliza en la red cbica centrada en elcuerpo, tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la traccin de 28 kg/mm2, llegando

hasta un alargamiento del 40%. La ferrita se observa al microscopio como granos poligonalesclaros.

En los aceros, la ferrita puede aparecer como cristales mezclados con los de perlita, en losaceros de menos de 0.6%C, figura 6; formando una red o malla que limita los granos de perlita,en los aceros de 0.6 a 0.85%C en forma de agujas o bandas circulares orientados en la direccinde los planos cristalogrficos de la austenita como en los aceros en bruto de colada o en acerosque han sido sobrecalentados. Este tipo de estructura se denomina Widmanstatten.La ferrita tambin aparece como elemento eutectoide de la perlita formando lminas paralelasseparadas por otras lminas de cementita, en la estructura globular de los aceros deherramientas aparece formando la matriz que rodea los glbulos de cementita, figura 9, en los

aceros hipoeutectoides templados, puede aparecer mezclada con la martensita cuando el templeno ha sido bien efectuado.


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CEMENTITA

Es el carburo de hierro de frmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro, es el microconstituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono, alcanzando una dureza Brinell de 700

(68 Rc) y cristaliza en la red ortorrmbica.

Micro estructura del acero 1%C, red blanca de dementita

En las probetas atacadas con cidos se observa de un blanco brillante y aparece comocementita primaria o proeutctica en los aceros con ms de 0.9%C formando una red queenvuelve los granos de perlita, formando parte de la perlita como lminas paralelas separadaspor otras lminas de ferrita, se presenta en forma de glbulos o granos dispersos en una matriz

de ferrita, cuando los aceros de alto carbono se han sometido a un recocido de globulizacin, enlos aceros hipoeutectoides que no han sido bien templados.

PERLITA

Es el micro constituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y cementita,compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8 %C. Tiene una dureza de250 Brinell, resistencia a la traccin de 80 kg/mm2 y un alargamiento del 15%; el nombre deperlita se debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las perlas. La perlitaaparece en general en el enfriamiento lento de la austenita y por la transformacin isotrmica dela austenita en el rango de 650 a 723C.

Micro estructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita


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Si el enfriamiento es rpido (100-200C/seg.), la estructura es poco definida y se denominaSorbita, si la perlita laminar se somete a un recocido a temperatura prxima a 723C, lacementita adopta la forma de glbulos incrustados en la masa de ferrita, denominndose perlitaglobular.

AUSTENITA

Es el constituyente ms denso de los aceros y est formado por una solucin slida por insercinde carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, vara de 0.8 al 2 % C que es lamxima solubilidad a la temperatura de 1130 C. La austenita no es estable a la temperaturaambiente pero existen algunos aceros al cromo-nquel denominados austenticos cuya estructuraes austenita a temperatura ambiente.

La austenita est formada por cristales cbicos centrados en las caras, con una dureza de 300Brinell, una resistencia a la traccin de 100 kg/mm2 y un alargamiento del 30 %, no es

magntica.

Microestructura de la austenita

La austenita no puede atarcarse con nital, se disuelve con agua regia en glicerina apareciendocomo granos poligonales frecuentemente maclados, puede aparecer junto con la martensita enlos aceros templados.

MARTENSITAEs el constituyente de los aceros templados, est conformado por una solucin slidasobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rpido delos aceros desde su estado austentico a altas temperaturas.

El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de carbono, suspropiedades fsicas varan con su contenido en carbono hasta un mximo de 0.7 %C.


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Micro estructura de la martensita

La martensita tiene una dureza de 50 a 68 Rc, resistencia a la traccin de 170 a 250 kg/mm2 yun alargamiento del 0.5 al 2.5 %, muy frgil y presenta un aspecto acicular formando grupos en

zigzag con ngulos de 60 grados.

Los aceros templados suelen quedar demasiado duros y frgiles, inconveniente que se corrigepor medio del revenido que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la crticainferior (727C), dependiendo de la dureza que se desee obtener, enfrindolo luego al aire o encualquier medio.

TROOSTITA

Es un agregado muy fino de cementita y ferrita, se produce por un enfriamiento de la austenita

con una velocidad de enfriamiento ligeramente inferior a la crtica de temple o por transformacinisotrmica de la austenita en el rango de temperatura de 500 a 600C, o por revenido a 400C.

Sus propiedades fsicas son intermedias entre la martensita y la sorbita, tiene una dureza de 400a 500 Brinell, una resistencia a la traccin de 140 a 175 kg/mm2 y un alargamiento del 5 al 10%.Es un constituyente nodular oscuro con estructura radial apreciable a unos 1000X y aparecegeneralmente acompaando a la martensita y a la austenita.

SORBITA

Es tambin un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por enfriamiento de la austenitacon una velocidad de enfriamiento bastante inferior a la crtica de temple o por transformacinisotrmica de la austenita en la zona de 600 a 650C, o por revenido a la temperatura de 600C.Su dureza es de 250 a 400 Brinell, su resistencia a la traccin es de 88 a 140 kg/mm2, con unalargamiento del 10 al 20%.

Con pocos aumentos aparece en forma muy difusa como manchas, pero con 1000X toma laforma de ndulos blancos muy finos sobre fondo oscuro, de hecho tanto la troostita como lasorbita pueden considerarse como perlita de grano muy fino.


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BAINITA

Es el constituyente que se obtiene en la transformacin isotrmica de la austenita cuando latemperatura del bao de enfriamiento es de 250 a 500C. Se diferencian dos tipos deestructuras: la bainita superior de aspecto arborescente formada a 500-580C, compuesta por

una matriz ferrtica conteniendo carburos. Bainita inferior, formada a 250-400C tiene un aspectoacicular similar a la martensita y constituida por agujas alargadas de ferrita que contienendelgadas placas de carburos.

La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre las correspondientes a laperlita y a la martensita.

Los constituyentes que pueden presentarse en los aceros aleados son los mismos de los acerosal carbono, aunque la austenita puede ser nico constituyente y adems pueden aparecer otroscarburos simples y dobles o complejos.

La determinacin del tamao de grano austentico o ferrtico, puede hacerse por la norma ASTMo por comparacin de la microfotografas de la probeta a 100X, con las retculas patrnnumeradas desde el 1 para el grano ms grueso hasta el 8 para el grano ms fino.

En el sistema ASTM el grosor del grano austenitico se indica con un nmero convencional n, deacuerdo con la formula:

logG=(n-1)log2

Donde G es el nmero de granos por pulgada cuadrada sobre una imagen obtenida a 100aumentos; este mtodo se aplica a metales que han recristalizado completamente, n es elnmero de tamao de grano de uno a ocho.


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Forma, tamao y distribucin de los cristales o granos en la micro estructura del acero paracomparacin a 100X

CLASIFICACION DE LOS ACEROS

Definiciones de los distintos rangos de aceros al carbn

Low carbon steel: 0.10 0.30 %CMedium carbon steel: 0.30 0.85 %CHigh carbon steel: 0.85 1.3 %C

En la SAE and AISI existen los mtodo de numeracin para nombrar a loscarbono los primeros dos nmeros indican el nivel de aleacin los siguientesdos dgitos indican el contenido de carbn en porcentaje en peso


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Examples of steels: xx indicates the carbon content

MODELOS ATOMICOS DE TRES ACEROS


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DISTRIBUCION Y EFECTO DE LOS ELEMENTOS ALEADOS.

La presencia de elementos aleados: cromo, nquel, molibdeno, wolframio, etctera, nose pueden apreciar en el examen microscpico, por ser exactamente iguales las

estructuras perlticas, sorbticas, etc. De los aceros al carbono que la de los acerosespeciales. En cambio, despus de idnticos tratamientos trmicos en los aceros aleadosse obtiene estructuras diferentes a las de los aceros ordinarios del mismo contenido decarbono, debido precisamente a la presencia de esos elementos especiales.

As, por ejemplo, un acero de .30% de carbono es perltico, y en cambio uno de .30% decarbono, 1.25% de cromo, 5% de nquel y 0.60% de molibdeno es martenstico; estoquiere decir que si calentamos ambos aceros a 850 y los dejamos enfriar al aire, elacero al carbono aparece en estructura perltica y el aleado con estructura martensitica.

Los diferentes elementos aleados se pueden encontrar en los aceros recocidos en alguna

de las siguientes formas:

Disueltos en la ferrita.- Ciertos elementos se disuelven en el hierro alfa o ferritalo mismo que el azcar en el agua. Entre estos elementos los ms destacados sonel nquel, silicio, aluminio, manganeso, cobre, fsforo y cromo.

Combinados con el carbono.- Hay elementos que tienen tendencia a formar conel carbono carburos simples o complejos, que son cuerpos muy duros que hacena los aceros muy resistentes al desgaste. Los elementos que forman carburos sonel cromo, molibdeno, manganeso, wolframio y vanadio.

Combinados con otros elementos.- Formando inclusiones no metlicas. El silicio

forma silicatos o silito-aluminatos de cal o de hierro, manganeso y cromo. Elaluminio forma alumina y silito-aluminatos. El titanio puede presentarse enforma de oxido de titanio y de nitruros y ciano-nitruros de titanio. El manganesoforma silicatos y sulfuros.

Dispersos.- Formando cuerpos raros. El Cu, cuando su porcentaje es mayor de0.75% y el Pb en algunos casos especiales.

INCLUSIONES NO METALICAS

Son elementos extraos a la matriz metlica que aparecen en los aceros, siendo muy

perjudicial su presencia, ya que reduce sus caractersticas y propiedades. Puedenprovenir de la escoria, refractarios o de las materias producidas en los procesos deoxidacin y desoxidacin.Se pueden clasificar en los siguientes grupos: Sulfuros, xidos y silicatos.

Sulfuros.- El ms importante es el sulfuro de manganeso. Es plstico, de colorgris paloma, se deforma y alarga por forja y laminacin.

xidos.- El oxido que con mas frecuencia se presenta en los aceros es laalumina. Es muy dura y frgil. En la forja y laminacin se rompe y dispersaapareciendo siempre de color oscuro, de pequeo tamao, en forma de grupos o

rosarios. Se presenta en los aceros desoxidados con aluminio.


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Silicatos.- Reducen las caractersticas de los aceros. Suelen presentarse silicatoscomplejos de hierro, manganeso, cromo, etc.

ATAQUE A LAS PROBETAS

Los reactivos de ataque mas empleados para descubrir la estructura microscpica de losaceros son las soluciones alcohlicas de los cidos nitricos y picricos, denominadosnital y picral respectivamente, y entre ellos son preferidos el picral 4 y nital 3. Larepresentacin de estos reactivos se hace de la siguiente forma:

Picral 4. 4 partes de acido picrico y 96 partes dealcohol.

Nital 1. 1 parte de cido ntrico y 99 partes dealcohol.

Nital 2. 2 partes de cido ntrico y 98 partes dealcohol.




Para los aceros perliticos recocidos, observados con pocos aumentos, en los que aparecela perlita gruesa, el comportamiento de las dos soluciones es igual.

En cambio, en los aceros templados y revenidos cuando hay estructuras difusas deperlita, sorbita, etc., la diferencia es notable. Con el nital puede ver duda deinterpretacin, sobre todo cuando la perlita es muy fina. En este caso, conviene usar

picral, que revela con mayor claridad esta clase de estructura. Para ciertos acerosaleados, que no se atacan bien con nital ni con picral, se puede utilizar partes iguales de

Nital 2 y Picral 4.

Cuando se utiliza grandes amplificaciones, es preferible el picral lo mismo para laperlita fina que para la gruesa, debido a que colorea la cementita ligeramente y se marcaun claro contraste con la ferrita sin necesidad de ataque profundo.

En las estructuras globulares, la utilizacin de picral es tambin ventajosa, pues atacamuy regularmente toda la superficie y el nital, en cambio, falla a veces en ciertas zonas.Resumiendo, se puede decir que las ventajas ms importantes de los reactivos antescitados son:

Picral 4.

Muestra los mximos detalles en la perlita, martensita, bainita, martensitarevenida y cementita globular.

Destaca la presencia de carburos sin disolver en la martensita.

Es muy indicado para diferenciar la ferrita, martensita y las masas decarburo.


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Conviene utilizarlo para diferencia la bainita de la perlita fina. Descubre las partculas de carburos en las envolventes de los cristales de los

aceros bajos en carbono.

Nital 1, 2, 3, 4 y 5.

Se utiliza para observar los cristales de ferrita en las retculas de los acerosbajos en carbn.

Producen el mximo contraste entre la perlita y los constituyentesproeutectoides cementita y ferrita.

Suelen utilizarse para observar las envolventes de los cristales en los acerosde 4% de silicio.

Deben emplearse para los aceros al cromo, para cojinetes de bolas y acerosde baja aleacin que resisten la accin del picral.

Para destacar los cristales de ferrita en las estructuras martensiticas en las

que aparece algo de ferrita.

La duracin del ataque debe variar segn la estructura que se va a estudiar. Para losaceros perliticos el ataque con el Nital 3 debe ser de unos 10 segundos y con el Picral de20 segundos. Cuando el acero es sorbitico, bastaran 8 y 15 segundos aproximadamente.Para el acero troostitico 3 y 5 segundos son suficientes, siendo mejor en este caso usar

Nital 1 o 2 y prolongar la duracin del ataque. Las estructuras martensiticas deben seratacadas durante 5 segundos con Nital 5 y durante 10 segundos con Picral. Estostiempos convienen nicamente para los aceros al carbono; cuando se trata de acerosespeciales, hay que prolongar ms el ataque y a veces conviene modificar el mtodo.

DIFERENTES TIPOS DE ATAQUE

Antes de atacar la probeta debe desengrasarse con alcohol y secarse con aire fro o caliente.

Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en elreactivo de ataque contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, seextrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscopio, se registra el campo observadoa diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operacin descrita anteriormente

manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos,registrando el campo observado despus de cada ataque. Mediante el ataque es posible ponerde manifiesto el tamao, forma y distribucin del grano (fases o micro constituyentes), lasheterogeneidades en la estructura y las segregaciones. Algunos de los reactivos de ataque sonlos siguientes:

cido pcrico (picral)

4 g. de cido pcrico cristalizado,100 cm3, de alcohol etlico al 95%

Utilizable con todos los aceros aleados, aceros especiales y fundicin gris, as como paraestructuras particularmente finas. Oscurece la martensita, el ataque se prolonga desde 10


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segundos hasta unos cuantos minutos, si se desea un ataque ms lento, se sustituye el alcoholetlico por el amlico.

cido ntrico (nital)

4 cm3 de cido ntrico concentrado (d= 1,4)100 cm3, de alcohol etlico al 95%

Resalta los diversos constituyentes estructurales y el contorno de los granos de los aceros noaleados. Pone en manifiesto las uniones de los granos de ferrita, la perlita se ennegrese y lacementita se mantiene blanca.

Agua regia glicerinada

10 cm3 de cido ntrico concentrado (d = 1,4)

30 cm3 de cido clorhdrico (d = 1,19)30 cm3 de glicerina bidestilada

Pone de manifiesto las estructuras de los aceros especiales resistentes al calor y a la corrosin yde las aleaciones de Ni-Cr. Puede calentarse la probeta en agua hirviendo y tambin puedeutilizarse el agua regia caliente.

Picrato sdico

2 g de cido pcrico cristalizado100 cm 3 de solucin acuosa de hidrato sdico a 25%

Descubre la cementita y los carburos complejos en los aceros especiales.Debe usarse la solucin recin preparada e hirviendo.La duracin del ataque es de unos 5 a 10 minutos.

Ferrocianuro potsico alcalino

10 g. de ferrocianuro potsico10 g. de hidrato sdico

lOO cm3, agua destilada.

Destaca los carburos en los aceros rpidos y en los especiales resistentes al calor y la corrosin.Se utiliza recin preparada y normalmente hirviendo, la duracin del ataque es de unos 5 a 10minutos.

cido fluorhdrico

0,5 cm3 de cido fluorhdrico al 40%99,5 cm3, de agua destilada.

Reactivo de uso general para mostrar el micro estructura del acero. Se aplica frotando conalgodn hidrfilo durante unos 15 segundos.


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cido sulfrico

20 cm3, de cido sulfrico (d = 1,84)80 cm3, de agua destilada.

Pone de manifiesto los compuestos conteniendo hierro. Se aplica sumergiendo la probetadurante 30 segundos en el reactivo a 700C, y enfriando bruscamente en agua.

Reactivo tricido

1 cm3 ,de cido fluorhdrico al 40%1,5 cm3, de cido clorhdrico (d = 1.19)2,5 cm3, de cido ntrico (d = 1,41)95 cm5. de agua destilada.

Descubre los granos de las aleaciones conteniendo cobre y de las aleaciones A1-Zn-Mg. Es muy

adecuado para aleaciones tipo duraluminio y para ver la difusin del cobre en los enchapados.Se aplica por inmersin durante 5 a 20 segundos. Despus del ataque se lava con agua calientey se seca a chorro de aire. No debe eliminarse el depsito formado sobre la superficie.

cido fosfrico

40 cm3, de cido fosfrico a 75%60 cm3, de agua destilada.

Pone en evidencia la micro estructura del aluminio en las aleaciones Al-Mg y las Al-Zn-Mgelaboradas plsticamente. Se aplica por inmersin durante 3 a 10 minutos.

Para el ataque del cobre

Solucin al 10% de persulfato amnicoSolucin al 3% de agua oxigenada y amonaco concentrado.Solucin al 10% de cido ntrico.

Para bronces y latones

50 cm3, de cido clorhdrico;

5 g. de percloruro de hierrolOO cm3, de agua destilada.

Reactivo al cido ntrico

50 cm3, de cido ntrico25 cm3, de cido actico glacial25 cm3, de agua destilada.Apropiado para el bronce de aluminio

El microscopio metalogrfico est formado por: Banco ptico, aparato para la iluminacin de laprobeta, objetivo, ocular para la observacin directa y cmara fotogrfica; el principio de


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funcionamiento es anlogo al microscopio de Le Chatelier, con un arreglo tal que permiteobservar la luz reflejada por la superficie opaca del metal.

El aumento total (X) del microscopio, est dado por el producto del aumento del ocular y elaumento del objetivo.

En el microscopio Neophot-2:

Aumento del objetivo: 8X 1OX 12.5X 16X 20XAumento del ocular: 2.5X 6.3X 12.5X 16X 25X 40X 50X 100X

Pulir y atacar probetas de:

-Acero 1020 y 1060 AISI bonificado.-Fundicin de hierro gris, nodular y blanca.-Aluminio y bronce.

DATOS OBTENIDOS

Condiciones iniciales acero 1018TRATAMIENTO

TERMICODUREZALONGITUDINAL(HRB)

DUREZATRANSVERSAL(HRB)

TAMAODEGRANO

Condiciones

iniciales

80 82 7

Recocido 81 84 8Normalizado 80 82 7Temple en agua 65 HRC 64 HRC >8Temple en aceite 34 HRC 32 HRC >8Revenido enagua(250C)

78 77 8

Revenido enaceite(600C)

65 64 8

Recocido a 950C Tiempo de permanencia.


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130 oc 1 min

453 oc 7 min

742 oc 5 min

853 oc 10 min

940c 15 min

Vel. De calentamiento 950 c / 15 min = 30 c/ min

Acero 1018TRATAMIENTO



TAMAODEGRANO

Condicionesiniciales

80 82 7

Cementado(Templado enagua)

32 HRC 30 HRC

Cementado(Templada yrevenida a 600 cy tiempo de

permanencia

30min)

20 HRC 22 HRC

Acero 8620TRATAMIENTO



TAMAODEGRANO

Condicionesiniciales

83 88 3

Cementado

(Templado enagua)

66 HRC 63 HRC

Cementado(Templada yrevenida a 600 cy tiempo de

permanencia30min)

44 HRC 46 HRC


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DIAGRAMAS TTT

Se denomina curva TTT al diagrama que relaciona el tiempo y latemperatura requeridos para una transformacin isotrmica. As porejemplo, en el caso del acero, y ms especficamente en el de laaustenita, que es inestable debajo de la temperatura crtica, se necesitasaber cuanto tiempo requerir para empezar a transformarse a unatemperatura subcrtica especfica, cuanto tiempo precisar para estar

completamente trasformada y cual ser la naturaleza del producto de estatransformacin.

El diagrama TTT ms simple es el del acero eutectoide, al carbono,(SAE-1080), ya que no hay constituyentes proeutectoides en lamicroestructura.

En cambio, cuando se trata trmicamente un acero hipoeutectoide, porejemplo un SAE-1045, se debe agregar una lnea adicional que seala elinicio de la transformacin con la formacin de ferrita proeutectoide,anlogamente, en el caso de un acero hipereutectoide la lnea adicionalindica el inicio de la precipitacin de cementita proeutectoide.

La Figura 4.1-1 muestra las curvas TTT para un acero al carbono con0,4% de C. Bajo 550C la curva de inicio de formacin de la ferrita seconfunde con el inicio de la transformacin baintica, adems a estastemperaturas no se produce ferrita proeutectoide, sino que solamente

bainita.

Como la ferrita, la perlita y la bainita superior nuclean en los bordes degrano de la austenita, el nmero de ncleos de estos constituyentes que

se forman por segundo en una muestra es proporcional al tamao degrano. As, en un acero de grano fino a una temperatura dada y para unafraccin cualquiera de austenita la transformacin tomar menos tiempoque en un acero de grano grueso. De este modo, un tamao de grano msfino desplazar las curvas TTT hacia la izquierda, es decir, hacia tiemposde transformacin menores.

Se debe notar, de la Figura 4.1-1, el corto tiempo que transcurre antes decomenzar la transformacin a ferrita o bainita, esto se deduce de lacercana de la nariz de la curva con la ordenada. Por lo tanto, si se deseaobtener 100% de martensita es necesario enfriar muy rpido con el

temple, lo que no es posible en piezas gruesas.


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De igual forma las Figuras 4.1-2 y 4.1-3 muestran que las adiciones deciertos elementos de aleacin desplazan las curvas hacia la derecha, esdecir, hacia tiempos ms largos de transformacin, como ocurre alagregar 0,9% de Cr, Figura 4.

1-2, y 0,8% de Cr, 0,3% Mo y 1,8% Ni, Figura 4.1-3. Esto permitedisponer de ms tiempo para enfriar el acero sin tocar las curvas de iniciode la transformacin, de esta manera se puede obtener 100% demartensita al templar piezas de mayores espesores.


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TOMADAS DE LAS PROBETAS INTRODUCIDAS EN LA MUFLA EN LA FOTOA SE APRECIAN LAS PIEZAS DE DIFERENTES ACEROS ENTRE ELLOS EL10.18.86.20.10.45.TEMPLADAS A 950 C.

FOTOGRAFIA (A)

EN LA FOTO B SE APRECIAN LAS PIEZAS RECOCIDAS A 950 C


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FOTOGRAFIA (B)


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RECOCIDO HORNO APAGADO (Atacado con nital al 2%)

(1)

(2)FOTOS 1 Y 2.Tamao de grano de 8


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NORMALIZADO (Atacado con nital al 2%)

(3)

(4) FOTOS 3 Y 4.Se aprecia un tamao de grano 7.


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(5) FOTOS 3,4 Y 5.NORMALIZADO. Medio de enfriamiento temperatura ambiente

TEMPLE EN AGUA

(6)


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FOTOS PROBETA 6 Y 7. (7)TEMPLE EN AGUA

TEMPLE EN ACEITE


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TEMPLE EN ACEITE TAMAO DE GRANO 8

TEMPLE EN ACEITE TAMAO DE GRANO 8


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Tipo de probeta % de fases MicroestructuraCondiciones iniciales 30 % de Ferrita y 70% de

PerlitaRecocido 35% Ferrita y 65% Perlita

Normalizado Ferrita y perlitaTemple en agua Ferrita, perlita y austenitaTemple en aceite Austenita,Ferrita

Revenido en aceite Austenita estable,Ferrita

Revnido en agua Austenita estable

Cementado en agua Austenita estable

CONCLUSIONES

RECOCIDOEn el recocido obtuvimos una mayor cantidad de ferrita con respecto a la perlita poreso obtenemos un acero mas suave incluso con un tamao de grano un poco mayor alnormalizado. Concluimos que el tamao no se modifico puesto que el proveedor nosentrego el material en condiciones de normalizado.

NORMALIZADONo se modifico el tamao por que el material tratado ya tenia el proceso denormalizado por tanto era imprescindible que cambiara sus condiciones con el mismotratamiento trmico.

TEMPLE EN AGUAAfinamos el tamao de grano a uno ms pequeo con una mayor dureza, no pudimosobtener martenzita puesto que no es un acero aleado ni con un contenido de carbonoalto. Las fases presentes obtenidas fueron ferrita, perlita y austenita. La austenita sealcanza a formar por el rpido cambio de temperatura y obtuvimos un grano maschico.

TEMPLE EN ACEITE

Al igual que en el temple en agua obtuvimos un grano mas fino en el temple en aceite yresulto una pieza mas dura es importante mencionar que el limite elstico que se lograes mayor que en los acero normalizado o recocidos. La dureza es mayor en el templeen aceite (66HRC) que en el de temple en agua (33HRC3) aunque estos datos no sonmuy exactos ya que para este acero no forma martensita por que la velocidad con laque enfra este acero no entra de la martenitizacion.

REVENIDO EN AGUA (250C).Sirve para eliminar la concentracin de esfuerzos internos en la pieza que ocasionen

fractura por lo cual obtuvimos una disminucin de dureza porque existe una


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disminucin de martensita adems de que se aumenta el tamao de grano y suductilidad.

REVENIDO EN ACEITE(600C)Aumenta el tamao de grano y su ductilidad pero en comparacin del revendo en aguaes menor su dureza debido al medio empleado por que aqu se utilizo aceite que e masviscoso y tiene una menor capacidad calorfica.

CEMENTADO (TEMPLADO EN SALMOERA)

ACERO 10.18Esperamos una superficie mas dura debido a la incrustacin del carbono en los poros y

en el centro de la pieza quedo un poco mas blanda, el tamao de grano no pudimosobservar los tamaos de grano debido a los reactivos empleados que en este caso fuenital al 2% lo que veamos en la micro estructura pudieron ser carburos en la microestructura.

ACERO 86.20Este acero con respecto al cementado en aceite es mas dura su superficie debido a lavelocidad de disipacin de calor en ambos medios ya que en cada uno de estos existeuna mayor y menor concentracin de partculas respectivamente.

CEMENTADO (TEMPLADA Y REVENIDA A 600 c Y TIEMPO DEPERMANENCIA 30min)

ACERO10.18Esperamos una superficie mas dura ya que este tratamiento trmico tiene comofinalidad hacer mas duro el material y los datos que obtuvimos pudimos corroborarque si aumento su dureza pero su tamao de grano no lo pudimos determinar debido aque el reactivo de ataque que tenemos no nos revelo bien la micro estructura porqueeste reactivo no tiene la concentracin adecuada.

ACERO 86.20

Al igual que en el acero 10.18 no se pudo determinar su tamao de grano por elreactivo de ataque utilizado y aqu la dureza con respecto a la cementada en agua fuemenor en este tratamiento debido a que en el agua se enfran mejor las microestructuras que en el aceite ya que este es mas viscoso y tiene una menor disipacin decalor.

CONCLUSIONES GENERALES

Las micro estructuras que observamos en el microscopio se limitaron a observarse conun aumento de 100x solamente por lo cual es difcil hacer una comparacin con micro

estructuras de bibliografas que por lo comn se realizan a 500x o 1000x otroinconveniente al realizar las micro estructuras es que no tenemos confiabilidad en los


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reactivos de ataque con los que realizbamos las metalografas, por lo cual nopodemos dar una conclusin acertada de las micro estructuras que se observaron enlos diferentes tratamientos trmicos que realizamos.

Al realizar temple y revenido de los aceros se uso aceite lubricante lo que no se debe de

usar pero sirvi para los fines a los cuales se dirigi la practica. Es probable que lasmicro estructuras cambien un poco de las que en realidad son por que al momento derealizar el temple la agitacin en agua y aceite no fue constante muchas veces

girbamos en partes contrarias ,etc.

Las micro estructuras de cementacion no son muy confiables debido a que se atacaroncon Nital al 2% y muchas veces no se podan observar muy claramente en elmicroscopio adems la micro estructura se quemo parcialmente con este liquido deataque pero se uso este por que no se tenan otros lquidos de ataque adecuados paraeste acero.

BIBLIOGRAFA

- Tecnologa de la Fabricacin, R.L. Timings- Tecnologa de los metales, A. Malishev


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ING. EN MATERIALES

TRATAMIENTOS TERMICOS

REPORTE DE PRCTICA

MORALES LUVIANO EDUARDO

NAVARRO JIMENEZ ALONSO

RAZO RAZO BENITO JUAN


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IRAPUATO, GTO.FECHA 15 DE SEPTIEMBRE DE 2006

METALOGRAFA DE FUNDICIONES

INTRODUCCION

Las fundiciones, como los aceros, son en esencia aleaciones de hierro y carbono aunque,considerando el diagrama Fe-C, las primeras contienen una cantidad de carbono superior a la desaturacin de la austenita a temperatura eutctica. Por tanto, el contenido en carbono de lasfundiciones vara de 2 a 6,67%. Sin embargo como los contenidos de carbono elevadosconfieren una gran fragilidad a la fundicin, la mayora de los tipos comerciales fabricadoscontienen una cantidad comprendida entre el 2,5 y el 4%.La ductilidad de las fundiciones es muy baja, por lo que no puede laminarse, estirarse o

deformarse a temperatura ambiente, no siendo la mayor parte de ella maleable a ningunatemperatura. Sin embargo, funden fcilmente y pueden moldearse formas complicadas queusualmente se mecanizan despus a dimensiones.

Transformaciones de fase en los hierros fundidos

Las fundiciones o hierros fundidos son aleaciones hierro-carbono-silicio que tpicamente contienede 2% a 4% de C y de 0.5% a 3% de Si y que durante su solidificacin experimentan la reaccineuttica.

Existen 5 tipos de fundiciones:

Fundicin gris

Fundicin blanca

Fundicin maleable

Fundicin dctil o esferoidal

Fundicin de grafito compacto

La reaccin euttica en los hierros fundidos Fe-C A 1140C es:

L y + Fe3 C

Si se produce un hierro fundido utilizando solo aleaciones H-C esta reaccin produce hierrofundido blanco.

Cuando ocurre la reaccin euttica estable L y + Grafito A 1146C se forma la fundicin gris, ladctil o de grafito.

En las aleaciones Fe-C el lquido se sobreenfra fcilmente 6C formndose hierro blanco. Alagregar aproximadamente 2% de silicio, el grafito euttico se nuclea y crece. Elementos como elcromo y el bismuto tienen un efecto opuesto y promueven la fundicin blanca.


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El silicio tambin reduce la cantidad de carbono contenido en el euttico.

La reaccin eutectoide en los hierros fundidos.

Durante la reaccin la austenita se transforma, esto determina la estructura de la matriz y las

propiedades de cada tipo de hierro fundido, la austenita se transforma en ferrita y cementita, confrecuencia se forma en modo de perlita.

El silicio promueve la reaccin eutectoide estable.

TIPOS DE FUNDICIONLa mejor manera de clasificar las fundiciones es en funcin de su estructura metalogrfica. Alestudiar los distintos tipos hay que considerar cuatro variables que influyen considerablementeen su formacin, a saber: el contenido de carbono, el contenido en elementos de aleacin eimpurezas, la velocidad de enfriamiento durante y despus de la solidificacin, y el tratamiento

trmico que reciben posteriormente. Estas variables determinan la condicin y forma fsica delcarbono. El carbono puede encontrarse en la fundicin combinado con el hierro en forma decementita, o bien libre en forma de grafito. La forma y distribucin de las partculas de carbonolibre influyen considerablemente en las propiedades fsicas de la fundicin. Los distintos tipos delas mismas son los siguientes:

Caractersticas y produccin de las fundiciones.

Fundicin gris: Tiene celdas eutcticas de grafito en hojuelas interconectadas. Lainoculacin coopera a crear celdas eutcticas ms chicas, para mejorar la resitencia.

Se produce resistencia a la tensin baja, esto es por las grandes hojuelas de grafito. Se puedenconseguir la resistencia mayor reduciendo el equivalente de carbono por medio de la aleacin otratamiento trmico.

Sus propiedades son: alta resistencia a la compresin, resistencia a la fatiga trmica yamortiguamiento contra la vibracin.

Fundicin blanca: Se utilizan hierros fundidos blancos por su dureza y resistencia al

desgaste por abrasin. Se puede producir martensita durante el tratamiento trmico.

Fundicin maleable: Se crea al intentar trmicamente la fundicin blanca no aleada, apartir de la fundicin blanca se producen dos tipos de fundicin maleable: Fundicinmaleable frrica se consigue enfriando la pieza fundida y as se llega a la segunda etapade grafitizacin, esta fundicin tiene buena tenacidad, la fundicin maleable perlita secrea al enfriar la austenita al aire o en aceite para as formar pelita o martensita.

Fundicin dctil o nodular: Para esta fundicin se requiere grafito esferoidal, para creareste metal se siguen los siguientes pasos:

Desulfurizacin: El azufre provoca que el grafito crezca en forma de hojuelas, al fundiren hornos que en la fusin eliminen el azufre del hierro.


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Nodulacin: Se aplica magnesio, este elimina cualquier azufre y oxigeno que hayaquedado en el metal. De no ser vaciado el hierro despus de la nodulacin, el hierro seconvierte en fundicin gris.

Inoculacin: Un estabilizador eficaz de carburos es el magnesio y hace que en la

solidificacin se forme la fundicin blanca. Despus de la nodulacin se debe inocular elhierro.

Hierro de grafito compacto. La forma de grafito es intermedia entre hojuelas y esferoidal.El grafito compacto da resistencia mecnica y ductilidad y el metal conserva una buenaconductividad trmica y propiedades de absorcin de la vibracin.

FUNDICION GRIS

La mayora de las fundiciones grises son aleaciones hipoeutcticas que contienen entre 2,5 y 4%de carbono. El proceso de grafitizacin se realiza con mayor facilidad si el contenido de carbonoes elevado, las temperaturas elevadas y si la cantidad de elementos grafitizantes presentes,especialmente el silicio, es la adecuada.Para que grafiticen la cementita eutctica y la proeutectoide, aunque no la eutectoide, y asobtener una estructura final perltica hay que controlar cuidadosamente el contenido de silicio y lavelocidad de enfriamiento.El grafito adopta la forma de numerosas laminillas curvadas (Fig.1-4), que son las queproporcionan a la fundicin gris su caracterstica fractura griscea o negruzca.

Fig.1, x100 pulida Fig.2, x100

Si la composicin y la velocidad de enfriamiento son tales que la cementita eutectoide tambinse grafitiza presentar entonces una estructura totalmente ferrtica (Fig. 1, x100 pulida). Por elcontrario, si se impide la grafitizacin de la cementita eutectoide, la matriz ser totalmenteperltica (Fig. 2, x400). La fundicin gris constituida por mezcla de grafito y ferrita es la msblanda y la que menor resistencia mecnica presenta; la resistencia a la traccin y la durezaaumentan con la cantidad de carbono combinada que existe, alcanzando su valor mximo en la

fundicin gris perltica.Las figuras 3 y 4 muestran la micro estructura de una fundicin gris cuya matriz es totalmenteperltica. Adems, en la micrografa a 200 aumentos igual que en la Fig. 2- se observan como
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unos granos blancos, los cuales resueltos a mayores aumentos (Fig. 4, x400) son, en realidad,esteadita.

Fig.3, x200 Fig.4, x400

La mayora de las fundiciones contienen fsforo procedente del mineral de hierro en cantidadesvariables entre 0,10 y 0,90%, el cual se combina en su mayor parte con el hierro formandofosfuro de hierro (Fe3P2). Este fosfuro forma un eutctico ternario con la cementita y la austenita(perlita a temperatura ambiente) conocida como esteatita (Fig. 4), la cual es uno de losconstituyentes normales de las fundiciones. La esteadita, por sus propiedades fsicas, debecontrolarse con todo cuidado para obtener unas caractersticas mecnicas ptimas.

TRATAMIENTO TRMICO DE LA FUNDICIN GRIS

Las fundiciones grises aleadas, modificadas y de alta resistencia lo mismo que los aceros, sesometen a los siguientes tipos de tratamiento trmico.

Recocido para eliminar las tensiones internas en piezas moldeadas de formacomplicada de fundicingris: se calienta lentamente (75 - 100 C/h) hasta los 500 -550 C,permaneca a esta temperatura durante unas 2-5 horas y luego enfriamiento lento dentro delhorno (50 -60 C /h) hasta los 200 C. Este tipo de recocido se sustituye por permanencia larga deaire (hasta un ao) de las piezas moldeadas colocadas en el almacn, proceso que sueledenominar envejecimiento natural. Pero en este caso las tensiones s4e eliminan soloparcialmente (20-30%). Recocido para reducir la dureza y mejorar la maquinabilidad de las fundiciones

grises: se realiza calentndolas hasta 850-900 C durante1-2 horas, lo cual origina la grafitacion

de la cementita libre segn la formula Fe3C=3Fe+C. Normalizado de las fundiciones grises: se realiza calentndolas hasta 850 -870 C paraelevar el contenido de carbono ligado, a expensas de la disolucin de una parte de carbono libreen la austenita y por el enfriamiento del aire para lograr la estructura de sorbita. Temple de las piezas de fundicin gris: para obtener la estructura de martensita, trostita ysorbita, el temple se realiza del mismo modo que en los aceros; la temperatura de calentamientopara el temple oscila de 820 a 900 C. Revenido despus del temple: con baja temperatura a 180 - 250 C para eliminar lastensiones; con alta temperatura a 500 - 600 C para conseguir la sorbita de revenido.CementacinEs el procedimiento ms antiguo de la saturacin de la superficie de los aceros con carbono y seaplica para obtener la dureza y resistencia altas al desgaste de la capa, superficial conservando
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al mismo tiempo el ncleo blando y tenaz en tales piezas como ruedos dentados, bulones depistn, etc

.

Tablas de Conversin de DurezaBasado en Brinell (Aproximado)

Dureza Brinell Dureza Rockwell Nmero deDurezaDiamantePiramidal(Vickers)

Approx.FuerzaTensil

1000 psi

Dimetromm

3000 Kg

TungstenoCarbido

10 mm Ball

A-Scala60 KgBrale

B-Scala100 Kg

1/16" Ball

C-Scala150 KgBrale

Superficial30N

86.5 70.0 86.0 1076

86.0 69.0 85.0 1004

85.6 68.0 84.4 940

85.0 67.0 83.6 900

757 84.4 65.9 82.7 860 2.25 745 84.1 65.3 82.2 840

722 83.4 64.0 81.1 800

710 83.0 63.3 80.4 780

2.35 682 83.2 61.7 79.0 737

2.40 653 81.2 60.0 77.5 697

2.45 627 80.5 58.7 76.3 667 323

2.50 601 79.8 57.3 75.1 640 309

2.55 578 79.1 56.0 73.9 615 297

2.60 555 78.4 54.7 72.7 591 285

2.65 534 77.8 53.5 71.6 569 274

2.70 514 76.9 52.1 70.3 547 2632.75 495 76.3 51.0 69.4 528 253

2.80 477 75.6 49.6 68.2 508 243

2.85 461 74.9 48.5 67.2 491 235

2.90 444 74.2 47.1 65.8 472 225

2.95 429 73.4 45.7 64.6 455 217

3.00 415 72.8 44.5 63.5 440 210

3.05 401 72.0 43.1 62.3 425 202

3.10 388 71.4 41.8 61.1 410 195

3.15 375 70.6 40.4 59.9 396 188

3.20 363 70.0 39.1 58.7 383 182

3.25 352 69.3 (110.0) 37.9 57.6 372 176

3.30 341 68.7 (109.0) 36.6 56.4 360 1703.35 331 68.1 (108.5) 35.5 55.4 350 166

3.40 321 67.5 (108.0) 34.3 54.3 339 160

3.45 311 66.9 (107.5) 33.1 53.3 328 155

3.50 302 66.3 (107.0) 32.1 52.2 319 150

3.55 293 65.7 (106.0) 30.9 51.2 309 145

3.60 285 65.3 (105.5) 29.9 50.3 301 141

3.65 277 64.6 (104.5) 28.8 49.3 292 137

3.70 269 64.1 (104.0) 27.6 48.3 284 133

3.75 262 63.6 (103.0) 26.6 47.3 276 129

3.80 255 63.0 (102.0) 25.4 46.2 269 126

3.85 248 62.5 (101.0) 24.2 45.1 261 1223.90 241 61.8 100.0 22.8 43.9 253 118


40/40

3.95 235 61.4 99.0 21.7 42.9 247 115

4.00 229 60.8 98.2 20.5 41.9 241 111

4.05 223 59.7 97.3 (18.8) 234

4.10 217 59.2 96.4 (17.5) 228 105

4.15 212 58.5 95.5 (16.0) 222 102

4.20 207 57.8 94.6 (15.2) 218 100

4.25 201 57.4 93.8 (13.8) 212 98

4.30 197 56.9 92.8 (12.7) 207 95

4.35 192 56.5 91.9 (11.5) 202 93

4.40 187 55.9 90.7 (10.0) 196 90

4.45 183 55.5 90.0 (9.0) 192 89

4.50 179 55.0 89.0 (8.0) 188 87

4.55 174 53.9 87.8 (6.4) 182 85

4.60 170 53.4 86.8 (5.4) 178 83

4.65 167 53.0 86.0 (4.4) 175 81

4.70 163 52.5 85.0 (3.3) 171 79

4.80 156 51.0 82.9 (.9) 163 76

4.90 149 49.9 80.8 156 735.00 143 48.9 78.7 150 71

5.10 137 47.4 76.4 143 67

5.20 131 46.0 74.0 137 65

5.30 126 45.0 72.0 132 63

5.40 121 43.9 69.8 127 60

5.50 116 42.8 67.6 122 58

5.60 111 41.9 65.7 117 56

NOTA: Los valores entre () son mayores que el rango normal y estn slo para informacin.

NOTA: Los valores Brinell en esta tabla son basados en aquellos de una esfera de tungstenocarbido de 10 mm; con un nivel de dureza de 429 Brinell y menor, los valoras obtenidoscon la esfera de tungsteno cabrido, la esfera Hultgren y la esfera estndar son losmismos.

Prac.1018Juan,Alonso,Lalo

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