PROYECTO FINAL de Tratamiento Termico

7/25/2019 PROYECTO FINAL de Tratamiento Termico

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MATERIALES METALICOS 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MATERIALES

ANALISIS METALOGRAFICO DE ESTRUCTURA BAINITICA, MARTENSITA EN

UN ACERO 1045

ASIGNATURA : MATERIALES METALICOS

DOCENTE : Dr. IQUE GUTIERREZ, Nolberto.

ALUMNOS : BARRANTES VILLANUEVA, Jorge

MORENO GRIJALBA, DiegoRAMOS ABAD, Kathy

RISCO MORALES, Tatiana

SANCHEZ SANCHES, Sandro

VIERA DE JESUS, Darwin

CICLO : VI

TRUJILLO-PERU

2012


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I. RESUMEN

La realizacin de un tratamiento trmico es lograr la mejora de las propiedades en cada tipo deacero.

En este trabajo se presentan dos tratamientos, el temple y el temple baintico, para un acero1045 con la finalidad de determinar la influencia sobre la dureza y tenacidad.

Primero se prepara una probeta de 1045 que ser la de suministro, observara su microestructuracon nital 3% (13 segundos) y tomaremos dureza.

Para hacer los respectivos tratamientos nos ayudaremos de las curvas TTT y CCT para el aceroAISI 1045.

Se proceder a hacer dichos tratamientos en el laboratorio de metalrgica fsica, mediante unaustempering, obtener Bainita inferior, mediante un temple obtener martensita y combinandoambos para obtener una microestructura 50/50 de ambos.

Finalmente se evala la microestructura de cada probeta sometida a los tratamientos trmicoscorrespondientes, luego se pasaron a realizar el ensayo de dureza para determinar cunto afectael tratamiento en la resistencia del material.

Los resultados muestran tanto como las estructuras que esperamos obtener como as tambin losvalores de dureza para poder hacer la respectiva discusin de dichos valores.

II. OBJETIVOS

2.1.

Obtener una estructura 100% baintica de un acero AISI 1045.2.2.Obtener una estructuras 100% martenstica de un acero 1045.2.3.Obtener una estructura 50% martenstica y 50% baintica de un acero AISI 10452.4.Evaluar y comparar los perfiles de durezas antes y despus de sus respectivos

tratamientos trmicos.2.5.Analizar y comparar las micrografas del acero AISI 1045 en estado de suministro y con

tratamiento trmico.

III.

IMPORTANCIA:

El acero es el ms importante de todos los productos siderrgicos, uno de los hechos quejustifica la importancia del acero en la industria es la posibilidad de obtener una gran variedadde propiedades con el mismo tipo de material.

Para justificar las propiedades del material, es que a sufrido un cambio en su microestructura,por ello observar que fases estn presentes en el acero es de crucial importancia, para un mejorcontrol de los tratamientos y de ello sus propiedades.


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IV. MARCO TEORICO

ACERO AISI-SAE 1045 (UNS G10450)

FIG 1: Probetas de acero AISI 1045

1.

Descripcin:

Es un acero utilizado cuando la resistencia y dureza son necesarias en condicin de suministro.Este acero medio carbono puede ser forjado con martillo. Responde al tratamiento trmico y alendurecimiento por llama o induccin, pero no es recomendado para cementacin o cianurado.Cuando se hacen prcticas de soldadura adecuadas, presenta soldabilidad adecuada.

Por su dureza y tenacidad es adecuado para la fabricacin de componentes de maquinaria.

2. Anlisis qumico (% en peso)

C Si Mn P mx. S mx.0.43-0.50 0.15-0.35 0.60-0.90 0.040 0.050

3. Caractersticas:

El ms popular de los aceros al carbono templables es sin duda el 1045. En todo tipo deaplicaciones en donde se requiera soportar esfuerzos por encima de los 600 MPa. (61 kgf/mm2),o en el caso de dimetros mayores, en donde se necesite una superficie con dureza media, 30 a40 Rc, y un centro tenaz.

Aunque su maquinabilidad no es muy buena, se mejora con el estirado en fro, adems con esteacabado se vuelve ideal para flechas, tornillos, etc. de alta resistencia.

4. Normas involucradas: ASTM A108

5. Propiedades mecnicas: Dureza 163 HB (84 HRb)

Esfuerzo de fluencia 310 MPa (45000 PSI)

Esfuerzo mximo 565 MPa (81900 PSI)

Elongacin 16% (en 50 mm)

Reduccin de rea (40%) Mdulo de elasticidad 200 GPa (29000 KSI)


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Maquinabilidad 57% (AISI 1212 = 100%)

6. Propiedades fsicas: Densidad 7.87 g/cm3 (0.284 lb/in3)

7. Propiedades qumicas:

0.430.50 % C 0.600.90 % Mn

0.04 % P mx

0.05 % S mx

8. Maquinabilidad

Tiene un rango de 65% tomando el B-1112como 100%. El promedio de la velocidad superficialde corte es entre 95 y 105 pies/min. 29-32 m/min.

9. Soldabilidad

Debido a su alto contenido de carbono, estos aceros no son realmente soldables. Con seccionesdelgadas y flexibles, la soldadura elctrica de gs puede usarse sin precalentamiento pero enmateriales arriba de 1/5 hasta 3/5", 12.7 - 19.0 mm de espesor, el precalentamiento es necesariopara mejorar la resistencia equivalente en la soldadura, se recomienda usar una baja aleacin.Un relevado de esfuerzos despus de la soldadura es recomendable. El grado de la soldadura ausar depender del espesor de la seccin, diseo, requerimiento de servicio, etc.

10.Endurecimiento

Este acero es esencialmente para templar el agua, pero puede ser templado en aceite. Lastemperaturas de templado recomendadas son 1550 F, 842 C para aceite. Puede obtenerse unaamplia gama de propiedades mecnicas templndolo a diferentes temperaturas entre: 700 - 1300F, 371 - 704 C Evitar templar entre: 500 - 700 F, 260 - 371 C.

11.Aplicaciones:

Los usos principales para este acero son piones, cuas, ejes, tornillos, partes de maquinaria,herramientas agrcolas y remaches.

Por sus caractersticas de temple, se tiene una amplia gama de aplicaciones automotrices y demaquinaria en general, en la elaboracin de piezas como ejes y semiejes, cigeales, etc. De

resistencia media.

12.Tratamientos trmicos: Se da normalizado a 900C y recocido a 790C.

13.COLORES DISTINTIVOS PROPIOS: VERDE

14.Tipo: Acero de medio contenido de carbono.

15.

Formas: Barra redonda.


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NOTA: Los valores expresados en las propiedades mecnicas y fsicas corresponden a losvalores promedio que se espera cumple el material. Tales valores son para orientar a aquellapersona que debe disear o construir algn componente o estructura pero en ningn momento sedeben considerar como valores estrictamente exactos para su uso en el diseo.

TRATAMIENTOS TRMICOS

FIG 2: Esquema de diversos tratamientos termicos

Los tratamientos trmicos siguientes fueron desarrollados en el proyecto:

TEMPLE

El temple es un tratamiento trmico que, mediante el calentamiento y enfriamiento a unavelocidad controlada, varia las caractersticas mecnicas (aumentar la dureza y resistencia),fsicas (modificar el magnetismo remanente y la resistencia elctrica) y qumicas (mejorar sucomportamiento en los procesos de recocido y frente a la accin de ciertos cidos) del acero.

El acero se calienta por encima de la temperatura crtica inferior, unos 721C, para que la perlitase disuelva en austenita. . La temperatura de austenizacin debe ser superior a la temperatura detransformacin total de la ferrita en austenita y depende de la composicin del acero. Estasolucin solida de hierro y carbono al enfriarse repentinamente, la estructura cristalina setransforma de forma rpida y el carbono queda incluido dentro de la red deformndola yendurecindola, se transforma en martensita. Esta microestructura es muy dura, frgil y tienemayor resistencia a la traccin que el acero perltico. Cuanto mayor sea el contenido de carbonomayor dureza adquiere. Despus del temple siempre se suele hacer un revenido de la piezaporque el acero queda muy inestable y para darle mayor ductilidad y tenacidad.

La composicin del acero, sobre todo su contenido en carbono, determina las caractersticasfinales y la capacidad de temple del acero. El acero tambin se puede usar con elementos


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aleantes pero no todos favorecen el temple. Elementos como el vanadio o el molibdenoconceden caractersticas al acero que hacen aumentar su templabilidad, su presencia hace inhibirla descomposicin de la austenita en perlita y con ello se consigue transformar la austenita enmartensita a bajas velocidades de enfriamiento.

La templabilidad de un acero es la mayor o menor aptitud de este para que se forme unaestructura martenstica en todos los puntos de su seccin cuando se enfra en unas condicionesdeterminadas a partir de un estado austentico.

Los aceros con alta templabilidad tienen baja soldabilidad. Estos aceros son aquellos quecontienen un porcentaje de carbono mayor al 0,45%.

La temperatura y velocidad de los procesos de calentamiento en el temple determinarn sudureza y resistencia. El tiempo de calentamiento y permanencia a la temperatura deaustenizacin ser el estrictamente necesario para que todo el carbono est en solucin y laaustenita sea homognea.

La velocidad de enfriamiento ha de ser lo suficientemente rpida par impedir que se produzcantransformaciones de la austenita antes de alcanzar la temperatura crtica inferior (Ms). En estavelocidad influyen factores que dependen de la pieza (la temperatura de temple, el tamao delgrano de la austenita y la masa, forma y dimensiones de la pieza) y factores que dependen delmedio de enfriamiento (volumen, temperatura, viscosidad, temperatura de ebullicin,conductividad, calor especfico, estado de reposo o movimiento, densidad, calor devaporizacin, etc.).

Medios de enfriamiento en el temple.

El fluido ideal de temple ser aquel que produzca una velocidad de enfriamiento superior a lacrtica hasta temperaturas inferiores a las de transformacin de la perlita y bainita, y ms baja enel intervalo de la transformacin martenstica. De esta forma se evitar la transformacin de laaustenita en los constituyentes ms blandos y se conseguir que se transforme con uniformidaden martensita, sin peligro a que se formen grietas y deformaciones. Algunos medios utilizadosson:

En agua:el agua es el mtodo mas utilizado para el enfriamiento de acero en el temple.El agua a temperatura inferior a 30C, tiene una severidad de temple baja si se deja lapieza en reposo pero si se agita o se le aaden sales esta severidad aumenta, llegando aconseguirse, uniendo ambos mtodos, la mxima severidad.

En aceites minerales:se puede emplear para aceros ordinarios altos en carbono y deseccin pequea. Tambin se emplea para aceros aleados, cuya velocidad crtica detemple sea baja y su seccin puede ser grande, en este caso se reduce el peligro degrietas y deformaciones. Los aceiten debern tener una volatilidad no muy elevada,temperatura de inflamacin y de combustin lo ms alta posible, gran resistencia a laoxidacin y una viscosidad a temperatura ambiente entre 14,4 y 15,7 poise. Los mejoresaceites para este uso son los derivados del petrleo.

En metales y sales fundidas: los metales fundidos como el mercurio o el plomo yciertas sales se usan como refrigerantes por su comportamiento respecto a la severidad


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del temple que es similar a la del aceite pero por agitacin se logra aumentarconsiderablemente.

En aire en calma a presin: se usa en aceros con bajas velocidades de temple. seenfran las piezas por radiacin, convencin y conductividad por lo que desempea un

papel importante el estado de la superficie de la pieza favoreciendo que la superficie seanegra y dificultando que sea brillante.

Los defectos ms comunes ocasionados en el temple son:

Oxidaciones y descarburaciones: se deben al calentamiento en atmsferasinadecuadas.

Exceso de fragilidad: por calentamiento a temperaturas excesivas que provocan elcrecimiento del grano.

Falta de dureza: por calentamiento a temperatura demasiado baja, por descarburacinsuperficial o por velocidades de enfriamiento superiores a la crtica.

Deformaciones: por calentamiento o enfriamiento desigual de las piezas o apoyosinadecuados en el proceso.

Grietas y roturas:por desigual enfriamiento del ncleo y la periferia de la pieza.

Estructuras tpicas del temple

Austenita

Es la solucin slida de carbono en Fe xima solubilidad, 2 % C, se da a los1130 C.

Est presente en los aceros a temperaturas superiores a Ac1. Por encima de Ac3 o Acm, losaceros comunes son completamente austenticos. Se la incluye dentro de las estructuras detemple pues a partir de ella, cuando el enfriamiento es suficiente rpido para impedir la difusindel carbono, se forma la estructura tpica del temple, martensita. En aceros aleados ohipereutectoides, se encuentra a temperatura ambiente ya que no alcanzan a transformarcompletamente a martensita durante el temple; en este caso se la denomina austenita retenida.

Tambin se encuentra a temperatura ambiente en aceros inoxidables de alto nquel,denominados austenticos, y en los indeformables de alto Mn (12 %).

La diferente tonalidad de los granos de austenita en la Fig. V.5, se debe al ataque del reactivoempleado (10 ml HNO3 + 10 ml cido actico + 15 ml HCl + 2 gotas de glicerol). Laorientacin espacial de los cristales en los distintos granos es la causa de ese ataque diferencial yde la dispar rugosidad en los mismos. A consecuencia de esto, la luz proyectada por elmicroscopio se perder en algunos casos y se reflejar sobre el ocular en otros, resultandodistintas tonalidades.

Es paramagntica, resistente al desgaste, dctil, tenaz. Es el constituyente ms denso de los

aceros.


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Martensita

Se obtiene por enfriamiento rpido de la austenita, sin que acte la difusin. Es una solucinslida sobresaturada de C en hierro , por lo que la estructura cristalina es tetragonal centrada.Su elevada dureza aumenta con el porcentaje de C; no obstante, cuando se supera el 0,75% Cqueda algo de austenita sin transformar, y el promedio de dureza decrece ligeramente.

FIG 3: Microestructura de la martensita 50,000X

AUSTEMPERING

Es untratamiento trmico que se aplica alAcero.Con este tratamiento isotrmico se pretendeobtener piezas con una estructura baintica, que sean duras pero no extremadamente frgiles.Suele aplicarse a aceros con un contenido en carbono alto.

Se utiliza para piezas como engranajes, ejes, y, en general, partes sometidas a fuerte desgasteque tambin tienen que soportar cargas. Puede sustituir al proceso como elTemple porinduccin y elTemple convencional.

Propiedades

Con este mtodo se pueden obtener piezas con dureza hasta 55HRC.

Comparando con otros tratamientos, el Austempering reduce las tensiones internas y laprobabilidad dechoque trmico.

Buena ductilidad, considerando la dureza.

Proceso

Calentamiento por encima de la temperatura crtica.

Enfriamiento brusco en un bao de sales o plomo fundido hasta una temperaturacomprendida entre la temperatura martenstica y 450. Tiene que ser suficientemente

rpido para evitar la formacin deperlita.Mantenimiento de esa temperatura hasta quetoda laaustenita se ha transformado enbainita.
http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Temple_por_inducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temple_por_inducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Choque_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Perlitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Austenitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bainitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bainitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Austenitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Perlitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Choque_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Temple_por_inducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temple_por_inducci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico


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Enfriamiento al aire.

FIG 4:Ciclo trmico durante el austempering

Estructura resultante de una austempering Bainita

Es un constituyente intermedio entre la austenita y la martensita, propio del tratamientoisotrmico denominado Austempering. Se trata de un agregado de cementita y ferrita, el ltimoconstituyente descubierto por Bain.

Hornos utilizados en tratamientos trmicos.

Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimientocerrado. En la industria metalrgica, se lo utiliza para realizar tratamientos trmicos sobre losmateriales, de modo de obtener propiedades mecnicas y microestructuras deseadas para algnuso particular (mediante el agregado de aleantes y/o el mtodo de enfriado). Segn su principiode funcionamiento, se los puede agrupar en 3 tipos:

1. Calentamiento por efecto Joule, entre los cuales se encuentran los hornos de induccinelctrica y arco elctrico.

2. Calentamiento por elevacin de la temperatura del medio circundante, como los hornos decalentamiento por resistencia elctrica y los de calentamiento por combustin.

3. Calentamiento por interaccin de radiacin con la muestra, entre ellos, los que empleanradiacin lser y los de haces de electrones.

Curvas TTT para transformacin isotrmica

Se denomina curva TTT al diagrama que relaciona el tiempo y la temperatura requeridos parauna transformacin isotrmica. As por ejemplo, en el caso del acero, y ms especficamente laaustenita, que es inestable debajo de la temperatura crtica, se necesita saber cuanto tiemporequerir para empezar a transformarse a una temperatura subcrtica especfica, cuanto tiempo

requiere para estar completamente trasformada y cual ser la naturaleza del producto de esta

transformacin. El diagrama TTT ms simple es el del acero al carbono eutectoide, (SAE-1080),ya que no hay constituyentes proeutectoides en la microestructura. En cambio, cuando se


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trata trmicamente un acero hipoeutectoide, por ejemplo un SAE-1045, se debe agregar unalnea adicional que seala el inicio de la transformacin con la formacin de ferritaproeutectoide, anlogamente, en elcaso de un acero hipereutectoide la lnea adicional indica el inicio de la precipitacin decementita proeutectoide.

FIG 5:Curva TTT

DUREZA

La dureza es la oposicin que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetracin, laabrasin, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes; entre otras. Tambin puede

definirse como la cantidad de energa que absorbe un material ante un esfuerzo antes deromperse o deformarse. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa queno tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho ms difcil de rayar.

Otras propiedades relacionadas con la resistencia son laresiliencia,latenacidad o laductilidad.

Escalas de uso industrial

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durmetro para el ensayo de penetracin.

Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentesescalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El inters de la determinacin de la dureza en losaceros estriba en la correlacin existente entrela dureza y la resistencia mecnica, siendo un mtodo de ensayo ms econmico y rpido que elensayo de traccin,por lo que su uso est muy extendido.

Hasta la aparicin de la primera mquina Brinell para la determinacin de la dureza, sta semeda de forma cualitativa empleando una lima deacero templado que era el material ms duroque se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:
http://es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia_%28ingenier%C3%ADa%29http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ductilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_templadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_templadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B3metrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalurgiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ductilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resiliencia_%28ingenier%C3%ADa%29


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Durmetro.

Dureza Brinell:Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Paramateriales duros, es poco exacta pero fcil de aplicar. Poco precisa con chapas demenos de 6mm de espesor. Estima resistencia a traccin.

Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con laprofundidad de seales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una puntade diamante al que se le ejerce una fuerza estndar.

Dureza Rockwell:Se utiliza como punta un cono dediamante (en algunos casos bolade acero). Es la ms extendida, ya que la dureza se obtiene por medicin directa y esapto para todo tipo de materiales. Se suele considerar unensayo no destructivopor elpequeo tamao de la huella.

Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial,

para la caracterizacin de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas demateriales que han recibido algn tratamiento de endurecimiento superficial.

Dureza Rosiwal:Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia ala abrasin medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindn con un

valor de 1000. Dureza Shore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del

material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayorrebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un mtodoelstico, no de penetracin como los otros.

Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirmidecuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de laescala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas dehasta 2mm de espesor.

Dureza Webster:Emplea mquinas manuales en la medicin, siendo apto para piezasde difcil manejo como perfiles largosextruidos.El valor obtenido se suele convertir avalores Rockwell.

V. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS:

5.1.EQUIPOS:

5.1.1. Microscopio ptico:a) CARACTERISTICAS:

MARCA: Carl Zeiss

MODELO:Axiovert 200

RANGO DE MAGNIFICACION:25X a1600X
http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoophttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diamantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_no_destructivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell#Ensayo_Rockwell_Superficialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell#Ensayo_Rockwell_Superficialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Rosiwalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corind%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Shorehttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Dureza_Webster&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Extrusi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Dureza_Webster&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Shorehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corind%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Escala_de_Rosiwalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwell#Ensayo_Rockwell_Superficialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_no_destructivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diamantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Rockwellhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoophttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Brinell


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5.2.MATERIALES:

a) Acero de medio carbono :Acero(1045)

b) Lijas al agua:80, 120, 220, 320, 400, 600, 800, 1000,1500, 2000

c) Algodn

d)

Almina(AL203)

e) VidrioDe 20x10 cm

f) Bao de sales: nitrato de sodio rango bajo, nitruro de sodio y cloruro de

sodio

5.3.REACTIVOS:

5.3.1. ALCOHOL:

5.3.2.

NITAL 3%:solucin de 97ml de alcohol y 3ml de Ac. Ntrico usado para ataquequmico en metales, es especialmente adecuado para revelar la microestructura de

aceros al carbono [9].

5.3.3. AGUA DESTILADA:

VI. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.

PROBETAS:

1.1.Maquinar la probeta de 1 de dimetro y 6 cm de largo, en 3 discos pequeos de1cm de largo, con una perforacin en un extremo.

1.2.Los 3 discos pequeos, servirn para un tratamiento con la obtencin de 100% debainita, el mayor % de martensita, y 50% de bainita y 50% de martensita.

2. TRATAMIENTO

2.1.100% Bainita Inferior (austempering): Segn el diagrama TTT. Llevar a una temperatura de austenizacion a 900 C aproximadamente, por

una hora.

Enfriamiento brusco en bao de sales a 420C, mantenerlo por 2 minutosaproximadamente para asegurar que toda la austenita a sido transformadaen bainita. Luego enfriar al aire calmo.


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FIG 6: Diagrama TTT mostrando el enfriamiento isotrmico para la obtencin de vainita fina

2.2.100% Martensita (temple): Segn diagrama CCT Llevar a una temperatura de austenizacin aproximadamente 900C, por

una hora.

Enfriamiento brusco en agua sin agitacin

FIG 7: Diagrama CCT mostrando las distintas curvas de enfriamiento continuo y la curva parala obtencin de 100% martensita


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2.3.50% Bainita50% Martensita: Llevar a una temperatura de austenizacin aproximadamente 900C, por

una hora.

Enfriamiento brusco en un bao de sales a 420C, mantenerlo por 6segundos.

Enfriamiento brusco en agua agitado.

FIG 8: Diagrama TTT mostrndonos el enfriamiento isotrmico para obtener 50%de martensita y 50% de bainita

3. METALOGRAFIA:

3.1.Desbaste:

El proceso de desbaste es en el corte.

Se eliminan gran parte de las imperfecciones superficiales generadas por losdiferentes tratamientos mediante, lijas al agua (desde 801500).

3.2.Pulido:

Se utiliz almina, con paos especiales y en agua destilada.


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FIG 9: Pulido de probeta

3.3.Ataque qumico:

En este punto la probeta esta plana pulida, el ataque qumico pondr demanifiesto la estructura del metal ya que atacar los bordes de los granos yafectar de manera diferente a las distintas fases presentes en el metal.

El ataque se realizo con Nital-5 (ntrico en etanol al 5%).

Para la foto se sumergir en el Nital 5% durante 8 segundos, luegotomaremos la fotografa.

VII. RESULTADOS y ANALISAcero AISI 1045 Templado en agua sin agitacin

FIG 10: Micrografa de un acero AISI 1045 templado en agua sin

agitacin a 200x

XIDOS

MARTENSITA

Austenita

retenida


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100 % MARTENSITA

FIG 11: A) Micrografa de un acero AISI 1045 templado en agua

sin agitacin a 200x . B) Un acercamiento mostrando fase

perltica

48

Grafia R.1. % carbono vs dureza en Rockwell C


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Se observa en la grfica para el acero 1045 con un % de C de 0.45 % la dureza para un50% de martensita es de 48 HRC. Tambin que su dimetro critico ideal esta entre 0,9 y1,3 pulgadas.

Para nuestra probeta de 1 pulgada su perfil de durezas transversa. Grafica R.1 y tabla R.1.

HRC

150Kgf

Puntos

57,9 1

56,8 2

52,3 3

44,3 4

45,2 5

45,6 6

53,2 7

54,7 8

Esto demuestra, que el valor de dimetro real es menor que el valor de dimetro critico ideal, estodepende mucho del medio de enfriamiento, pues se us agua H=1 sin agitacin.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10

TABLA R1: Dimetro crtico para distintos aceros

R.2. Valores dureza

Grafica R.2: Ensayo de durezatransversal


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Tambin demuestra la evidencia de otras microestructuras segn la curva CCT, Grafica R.2 nosdice que a determinadas velocidades de enfriamiento se obtiene diferentes durezas, las durezasestn en Vickers. Transformadas segn la tabla R.2.

TABLA R2: Muestra las durezas para distintos dimetros del acer1045

GRAGICA R3: Curvas de enfriamiento continuo para distintosdiametros


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Esto demuestra los diferentes enfriamiento producidos dentro de la probeta, demostrando lapresencia de bainita, nuestra probeta obuvo casi 99% de martensita en la parte superior pero en elcentro obtuvo aproximadamente segn el diagrama CCT un % pequeo de Bainita y tambinpresencia de perlita, y ferrita, evidencindose en la foto.

Tabla N1. Resultados de dureza de la probeta templada en agua.

PROBETA DUREZAHRC

1 55.32 59.23 56.3

GRAFICA R4: Muestra los distintos enfriamientos llevados en elinterior de la probeta por los que se obtuvo no solo martensita sino

perlita, bainita y ferrita


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Se podra decir que se obtuvo un 98% de martensita, si observamos que los resultados de durezaencontrados en el acero son similares a los que nos arroja la curva como dato terico.

Lo encontrado en la micrografa muestra que gran parte de la estructura se transformo a

martensita, siendo estas las zona blanca. Y en los lmites de grano se encuentra austenitaretenida, que es la ausentita que no logro transformarse a martensita. Las manchas oscuras sonxidos profundos que no salieron durante el pulido y hay cierta cantidad de perlita.

Acero AISI 1045 Bainitizado al 100%

FIG 12. Micrografa de un acero AISI 1045 bainitizado a 400x.

Grafica R5. Determinacin del porcentaje de martensita en el aceroAISI 1045 Templado.


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Segn la grfica anterior tenemos ms del 50 % en martensita, siendo el resto de estructura labainita y la perlita, que son estructuras ms blandas. La determinacin del contenido de bainitano se puede saber mediante graficas, salvo realizar un anlisis minucioso a diagramas CCT omediante un anlisis qumico.

Tal y como muestra la micrografa las partes blancas es martensita y bainita, mientras las partesoscuras pertenecen a la estructura perltica. Como se sabe la perlita le brinda tenacidad al acero

y su dureza baja.

HRC150Kgf

Puntos HV

54,8 1 59045,6 2 45045,8 3 45543,5 4 43047,6 5 480

44,5 6 44056,2 7 62054,8 8 590

GRAFICA R6. Determinacin del porcentaje de martensita en elacero AISI 1045 con 50% de martensita y 50% de bainita.


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Como podemos observar, la dureza estuvo en un rango de 480590 HV, segn la grafica CCTnos dice que caimos en una zona donde hay presencia de perlita bainita, pero no se logroconcretar el 50%, pues no hubo el control necesario para realizar un 50% de Bainita y 50% demartensita, pues para lograr esto, se debe trabajar curvas isotrmicas, las cuales requieren uncontrol estricto al momento de pasar de un horno a otro. Por ello se observ la presencia demartensita, bainita y perlita en la foto, en donde hubo mayor cantidad de martensita.

Acero AISI 1045, suministro

Tabla N4. Resultados de dureza de la probeta de acero AISI 1045

PROBETA DUREZAHRC

1 14.32 15.33 14

GRAFICA R7. Velocidad de enfriamiento para la obtencin deuna estructura que contiene ferrita, perlita bainita y martensita


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Comparando los resultados de dureza con los de suministro observamos que en el primer ensayode obtener un 100% de martensita es muy alentador, cuando se obtiene el 50% de martensita losresultados son muy buenos pero si no se tiene el debido control de temperatura y tiempo deenfriamiento no podremos asegurar un 50 % de bainita.

En estos procesos de obtencin de martensita y bainita un factor muy importante es lavelocidad de enfriamiento la cual determina que fase va a formarse dependiendo deltipo de acero.

Para el acopio de resultados, el tiempo que se demora llevar la pieza del horno almedio de enfriamiento es muy importante.

La superficie donde se hace la indentacion para medir la dureza debe ser la mejorpulida posible para evitar disvarianzas en los resultados.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES Se obtuvo una estructura del 98 % de martensita aproximadamente cuando

se templo un acero al carbono AISI 1045. Se obtuvo resultados alentadores con la obtencin de 50% de martensita,

aunque aun no se puede controlar con exactitud los parmetros detemperatura y tiempo para confirmar un 50% de bainita.

Se evaluaron las durezas de los aceros con sus respectivos tratamientostrmicos y se relacionaron con sus propiedades mecnicas como dureza.

En la obtencin de 100% de bainita no se controlo adecuadamente eltiempo y velocidad de enfriamiento que obtuvimos perlita, lo cual se

muestra en la micrografa y en los resultados de dureza.

RECOMENDACIONES Se recomienda antes de hacer el tratamiento trmico del acero, tener en

cuenta el perfil de temperatura del horno que se utiliza. Para tener un mejorcontrol de los cambios de fases que ocurre cuando la temperatura aumentahasta llegar a la T deseada.

Se recomienda antes de ingresar el acero al horno hacerle unprecalentamiento, para asegurar homogeneidad en la fase austentica.

Se recomienda cronometrar los tiempos en que lleva sacar la probeta del

horno y sumergirla o enfriarla. Se recomienda que en el pulido grueso se tenga cuidado por que la friccin

hace que la temperatura cambie y pueda haber un cambio de fase si querer.


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IX. BIBLIOGRAFIAS9.1.Descripcin del Acero AISI 1045 disponible en:

http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201045.pdf

9.2." Acero 1045 disponible en:

http://www.aceros-israel.com/html/_esp/cat/C1045.html

9.3.Tratamientos Trmicos disponible en:

Revista del instituto de Investigacin de la facultad de Ingeniera Geolgica, Minera,

Metalurga y Geogrfica. Per. Scielo Per. Desarrollo de un proceso y procedimiento

de reparacin por soldadura del acero HY-80. Lima 1990.

Ciencia de materiales, Teora-Ensayo-Tratamiento. Coca Rebollero, Rosique

Jimnez. Pirmide. Madrid 1990.

X. ANEXOS

FIG 14Horno usado para la austenizacinde las probeta

FIG 15:Horno usado para el bao de sales
http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201045.pdfhttp://www.aceros-israel.com/html/_esp/cat/C1045.htmlhttp://www.aceros-israel.com/html/_esp/cat/C1045.htmlhttp://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%201045.pdf


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FIG 16:Montaje de la probeta antes deltratamiento

FIG 17:Pirmetro digital

FIG 18:Montaje del horno donde se realizel bao de sales


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FIG 19:Contenedor de probetasaustenizadas

FIG 20:Colocando probetas en el hornopara el bainitizado

FIG 21:Probeta luego del bainitizadodurante 5 segundos


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FIG 22:Probeta luego del bainitizadodurante 2 minutos

FIG 23:Pulido de la probetaacero AISI1045

FIG 24:Solucin de nital y alcohol usado enel ataque qumico

FIG 25:Secado de la probeta

PROYECTO FINAL de Tratamiento Termico

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