practica 8 tratamiento termico

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1 Facultad de Ingeniería Grupo 7 Integrantes: Grupo Teórico: Álvarez Salazar Alan Said 3 Hernández Vázquez C. Alan 3 González Aldaco Rafael 3 Vargas Hernández Luis Alejandro 3 Fecha de realización de la práctica: 10/04/15 Fecha de entrega: 08/05/15 Laboratorio de Ingeniería de Materiales Profesor: Ing. Martin Reyes Farias Semestre 2015-2 Práctica No.8 “Tratamiento térmico”

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  • 1

    Facultad de Ingeniera

    Grupo 7

    Integrantes: Grupo Terico:

    lvarez Salazar Alan Said 3

    Hernndez Vzquez C. Alan 3

    Gonzlez Aldaco Rafael 3

    Vargas Hernndez Luis Alejandro 3

    Fecha de realizacin de la prctica: 10/04/15 Fecha de entrega: 08/05/15

    Laboratorio de Ingeniera de Materiales

    Profesor: Ing. Martin Reyes Farias

    Semestre 2015-2

    Prctica No.8 Tratamiento trmico

  • 2

    ndice

    OBJETIVOS3

    INTRODUCCION...3

    MATERIAL Y/O EQUIPO....5

    DESARROLLO...6

    RESULTADOS....8

    ANALISIS DE RESULTADOS10

    CONCLUSIONES .....11

    CUETIONARIO PREVIO12

    BIBLIOGRAFA13

  • 3

    Objetivo

    El alumno conocer los tratamientos trmicos ms comunes, entendiendo su

    fundamento bsico y sus efectos sobre los materiales y sus propiedades.

    Introduccin

    A travs de los tratamientos trmicos es posible modificar las propiedades de los

    materiales, mediante alteraciones de su estructura, para as desempear con

    garanta los trabajos demandados; las aleaciones de tipo ferroso son las que

    mejor se prestan para ello.

    El tratamiento trmico consiste en calentar el acero a una temperatura

    determinada, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se

    forme la estructura deseada y luego enfriarla a la velocidad conveniente. Los

    factores temperatura-tiempo deben ser muy bien estudiados dependiendo del

    material, tamao y forma de las piezas.

    Con el tratamiento trmico conseguiremos modificar microscpicamente la

    estructura interna de los metales, producindose transformaciones de tipo fsico,

    cambios de composicin y propiedades, permitindonos conseguir los siguientes

    objetivos:

    Estructura de mejor dureza y maquinabilidad.

    Eliminar tensiones internas y evitar deformaciones despus del

    mecanizado.

    Estructura ms homognea, mxima dureza y resistencia posible.

    Variar algunas de las propiedades fsicas.

    El tratamiento trmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que

    pueda alcanzar las propiedades mecnicas para las cuales fue diseado.Este tipo

    de tratamiento consiste en el calentamiento y enfriamiento del material en su

    estado slido para cambiar sus propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico

    adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamao de grano,

    incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil.

  • 4

    Algunos de los tratamientos trmicos en los metales son:

    Temple

    El temple se utiliza para obtener un tipo de aceros de alta dureza con

    microestructura martenstica. Se trata de elevar la temperatura del acero hasta

    una temperatura cercana a 1000C y posteriormente someterlo a enfriamientos

    rpidos o bruscos y continuos en agua, aceite o salmuera.

    Al obtener aceros martensticos, en realidad, se pretende aumentar la dureza, el

    problema es que el acero resultante ser muy frgil y poco dctil, porque existen

    altas tensiones internas.

    Revenido

    El revenido es el tratamiento trmico que sigue al temple. Consiste en calentar la

    pieza templada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que

    tiene el acero martenstico (de alta dureza). De esto modo, evitamos que el acero

    sea frgil, sacrificando un poco la dureza. La velocidad de enfriamiento es, por lo

    general, rpida.

    Recocido

    El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura de

    transformacin austentica y posteriormente enfriarlo lentamente. Se utiliza, al

    igual que el caso anterior, para aliviar esfuerzos internos producto del

    endurecimiento por deformacin, los cuales son:

    Eliminar tensiones del temple.

    Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero.

    Recocido se lleva a cabo de la siguiente forma:

    1. Se mantiene la probeta de acero a la temperatura del horno

    aproximadamente entre 45 a 60 minutos.

    2. Se enfra gradualmente dentro del horno hasta temperatura ambiente.

  • 5

    Normalizado

    Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el

    material tras una conformacin mecnica, tales como una forja o laminacin para

    conferir al acero, propiedades que se consideran normales de su composicin. El

    normalizado se practica calentando rpidamente el material hasta una temperatura

    crtica y se mantiene en ella durante un tiempo. A partir de ese momento, su

    estructura interna se vuelve ms uniforme y aumenta la tenacidad del acero. El

    medio de enfriamiento es a la atmsfera, una vez transcurrido el tiempo dentro del

    horno (45 60 min).

    Material y/o Equipo necesario

    Material:

    Aceite para temple.

    Salmuera.

    Agua.

    Muestras de diferentes aceros.

    Lijas.

    Pulidora.

    Almina blanca y almina gris.

    Equipo:

    Horno para tratamientos trmicos.

    Pinzas.

    Guantes de asbesto.

    Soporte de cermica refractaria.

    Devastadora.

    Durmetro Rockwell.

    Microscopio metalogrfico.

  • 6

    Desarrollo de la prctica

    Previo al tratamiento trmico, realizar las siguientes pruebas en la pieza de

    trabajo: determinacin de la dureza, microestructura presente en el material (sin

    tratamiento trmico).

    Procedimiento para el tratamiento trmico:

    1. Calentar el horno hasta alcanzar 850C.

    2. Cuando se haya alcanzado la temperatura estimada colocar dentro del

    horno la probeta.

    3. Una vez colocadas las muestras de acero, dejar por un tiempo aproximado

    de 30 minutos por cada pulgada de espesor. (Figura 2)

  • 7

    4. Sacar la probeta del horno una vez que haya alcanzado la temperatura de

    temple.

    5. Introducir la probeta en aceite, agua o salmuera segn sea el caso.

    Temple en Agua Temple en aceite

    6. Determinar con el profesor el tipo de tratamiento trmico que ser aplicado

    en cada probeta (recocido, temple, normalizado) y aplicar el procedimiento

    correspondiente indicado en la introduccin.

  • 8

    7. Posteriormente al tratamiento trmico de la probeta, realizar nuevamente el

    estudio de dureza y metalografa.

    Resultados

    Realizar el estudio comparativo de los resultados obtenidos en las probetas antes

    del tratamiento trmico y despus del tratamiento trmico (Perfil de durezas y

    obtencin de imgenes de la microestructura).

    Probeta temple en agua

    *Antes del tratamiento trmico

    A 200x despus del tratamiento trmico

  • 9

    Probeta con temple en aceite

    *Antes del tratamiento trmico

    A 200x despus del tratamiento trmico

  • 10

    Anlisis de los resultados

    Para analizar los resultados contestar, las siguientes preguntas:

    1.- Cul es el mecanismo por el cual los tratamientos trmicos cambian las

    propiedades mecnicas de los metales?

    A partir de que se calientan las piezas, sus elementos comienzan a excitarse y

    tienden a moverse, lo cual causa que adquieran nuevas orientaciones

    cristalogrficas, generando la aparicin de nuevos granos, y al momento de

    enfriamiento se quedan en la posicin ltima que quedaron aunque no estuvieran

    en equilibrio, en este sentido la velocidad de enfriado es un factor importante ya

    que a mayor velocidad los tomos se contraen ms rpido provocando que haya

    ms tensiones en la estructura y ms fuertes, a diferencia de que sea un proceso

    lento de enfriamiento puesto que esto permite que los tomos quedan en los

    niveles de energa ms bajos posibles provocando que no haya tantos tensiones

    internas y por lo tanto no sea tan frgil pero menos duro.

    2.- Qu cambios se presentan en la microestructura y por qu influyen

    estos en las propiedades mecnicas?

    El acomodo de los granos y el nmero de estos, como se puede apreciar en las

    imgenes tomadas con el microscopio que se muestran, el nmero de granos

    aument considerablemente a tal grado de que no se puede distinguir bien cada

    grano, a diferencia de la imagen tomada anteriormente al tratamiento, en este

    sentido, esto influye en las propiedades mecnicas como es la dureza ya que a

    mayor nmero de granos es ms difcil que se pueda desplazar las dislocaciones

    que es el mecanismo por el cual se deforman los materiales. Otro aspecto

    importante es que cambio el grado de composicin dado que se ve ms cantidad

    de martensita, que es tpico del temple.

    Otro aspecto importante es que durante la observacin en el microscopio se not

    que la pieza estaba fracturada, que de igual manera es algo lgico para el

  • 11

    templado ya que como aumenta la dureza del material, lo hace tambin la tensin

    interna del material lo que provoca que haya fracturas en la estructura.

    Conclusiones y/o comentarios

    Elaborar de acuerdo a los resultados obtenidos las conclusiones y/o comentarios

    pertinentes.

    Alavez Salazar Alan Said

    Hemos podido observar que el objetivo que se persigue con los tratamientos

    trmicos es el mejorar las propiedades de las piezas metlicas, mediante la

    modificacin de su estructura interna o superficial, para soportar las condiciones

    de trabajo, as como prolongar la vida y seguridad de funcionamiento

    Gonzlez Aldaco Rafael

    Primeramente podemos mencionar que en esta prctica se hizo evidente el gran

    potencial de los tratamientos trmicos, ya que es una manera para poder hacer

    que un material cambie en cierto grado sus propiedades, como el grado de

    dureza, fragilidad, etc; que puede ser muy til para poder adecuar a los materiales

    para los fines que se vayan a utilizar, adems de considerar qu tipo de

    tratamiento trmico utilizar, ya que cada uno de estos nos da como resultado que

    el material adquiera un cierto grado de cambio en sus propiedades diferentes. En

    este sentido fue el caso del experimento que hicimos en clase, al aplicarle

    templado a la probeta aument la dureza, pero se volvi muy frgil debido a las

    fuerzas internas en el material

    Hernandez Vazquez C. Alan

    Debido a la variedad de los tratamientos trmicos es importante saber y distinguir

    las diferencias y caractersticas que se obtienen con cada uno de los diferentes

    tipos de tratamientos trmicos, ya que podemos obtener mejor resultado sabiendo

    aplicar cada uno de ellos y entender los procedimientos bsicos que este encierra

    para un mejor trabajo.

  • 12

    Cuestionario previo

    1. Qu son los tratamientos trmicos? Cul es la metodologa para

    aplicarlos?

    Se conoce como tratamiento trmico al conjunto de operaciones de calentamiento

    y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de

    permanencia, velocidad, presin, de los metales o las aleaciones en estado slido,

    con el fin de mejorar sus propiedades mecnicas, especialmente la dureza, la

    resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento

    trmico son, bsicamente, el acero y la fundicin, formados por hierro y carbono.

    Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los cermicos.

    2. Qu aplicaciones tienen los tratamientos trmicos?

    Son operaciones para mejorar las propiedades fsicas y en ocasiones qumicas, de

    un material metlico o no, usando para ello hornos de atmsfera controlada o

    llama directa.

    3. Cul es la temperatura que se debe aplicar para el tratamiento

    trmico de los aceros?

    Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido Color Grados C Tipos

    de aceros Paja claro 220 Herramientas como brocas, machuelos Paja mediano

    240 Punzones dados y fresas Paja oscuro 255 Cizallas y martillos Morado 270

    rboles y cinceles para madera Azul oscuro 300 Cuchillos y cinceles para acero

    Azul claro 320 Destornilladores y resortes

    4. Mencionar los principales cuidados que se deben de considerar al

    trabajar con hornos para tratamiento trmico.

    Seguir las instrucciones impartidas por el monitor para la realizacin

    correcta de la prctica y tener conocimiento previo del contenido de sta.

    Utilizar los elementos de proteccin personal asignados para esta prctica:

    Guantes de Carnaza, Delantal de cuero, Careta y Pinzas para manipular la

    pieza metlica a la cual se le va a realizar tratamiento trmico. (ste ensayo

  • 13

    se desarrolla manejando piezas y el horno a temperaturas elevadas,

    aproximadamente entre 500 C y 900 C).

    Mantener mangas y cabellos recogidos. Evitar el uso de manillas o

    cualquier elemento que implique riesgo durante la realizacin de la prctica.

    Identificar el tratamiento trmico que se va a realizar con anticipacin:

    Temple, Revenido Recocido.

    Bibliografa

    Donald R. Askeland, Ciencia e Ingeniera de los Materiales,

    Iberoamericana.

    http://www.ecured.cu/index.php/Tratamiento_t%C3%A9rmico_de_los_metal

    es