tratamiento termico del acero

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ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 3 2. ANTECEDENTES ..................................................................................................... 4 3. OBJETIVOS............................................................................................................... 5 3.1 Objetivo General ................................................................................................ 5 3.2 Objetivos Específicos......................................................................................... 5 4. FUNDAMENTO TEÓRICO........................................................................................ 5 4.1 Propiedades mecánicas del Acero .................................................................... 5 4.2 Tratamiento Térmico.......................................................................................... 5 4.3 Calentamiento para austenización .................................................................... 9 4.4 Ejecución de los Temples ................................................................................ 10 4.5 Ejecución de Revenido y Recocido ................................................................. 10 4.6 Examen Microscópico...................................................................................... 11 4.7 Medidas de Dureza .......................................................................................... 12 5. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS .............................................................. 16 6. DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO ............................................................................... 19 7. CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................................................ 22 8. OBSERVACIONES ................................................................................................. 33 9. CONCLUSIONES .................................................................................................... 34 10. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 35 11. FUENTES DE INFORMACIÓN ........................................................................... 38

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Ciencias de los Materiales I

Ciencias de los Materiales ITratamiento Trmico del AceroNDICE

1.INTRODUCCIN32.ANTECEDENTES43.OBJETIVOS53.1Objetivo General53.2Objetivos Especficos54.FUNDAMENTO TERICO54.1Propiedades mecnicas del Acero54.2Tratamiento Trmico54.3Calentamiento para austenizacin94.4Ejecucin de los Temples104.5Ejecucin de Revenido y Recocido104.6Examen Microscpico114.7Medidas de Dureza125.MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS166.DESCRIPCIN DEL ENSAYO197.CLCULOS Y RESULTADOS228.OBSERVACIONES339.CONCLUSIONES3410.RECOMENDACIONES3511.FUENTES DE INFORMACIN35

1. INTRODUCCINEn los materiales de ingeniera pueden ocurrir muchos tipos de transformaciones de estado slido y pueden controlarse con los tratamientos trmicos adecuados. Estos tratamientos trmicos estn diseados para proporcionar una distribucin ptima de dos o ms fases en la microestructura. Los cambios en la naturaleza, cantidad, tamao, distribucin y orientacin de las fases resultantes nos permiten obtener una gran variedad de estructuras y propiedades en los materiales. En las ms comunes de estas transformaciones: -excediendo el lmite de solubilidad, endurecimiento por envejecimiento, control de la reaccin eutectoide y control de la reaccin martenstica, se pretende producir una microestructura final que contenga una distribucin uniforme de muchas partculas finas y duras de precipitado en una matriz ms blanda y dctil. Haciendo esto, es posible obstaculizar de modo efectivo el movimiento de las dislocaciones, proporcionando as resistencia mecnica, pero manteniendo an una ductilidad y tenacidad convenientes. El control cuidadoso de las temperaturas en el tratamiento trmico, as como sus tiempos es esencial para obtener la microestructura apropiada. Los diagramas de fases sirven para seleccionar las temperaturas apropiadas, pero se necesitan datos experimentales para lograr finalmente la combinacin ptima de tiempos, temperaturas y composiciones. Mientras las aplicaciones modernas se vuelven cada vez ms desafiantes, las propiedades mecnicas mejoradas que proporcionan los tratamientos trmicos tienen cada vez mayor demanda. Por ejemplo, los aceros tratados trmicamente son utilizados como herramientas de trabajo en caliente y en aplicaciones diseadas para diferentes tipos de tensiones aplicadas.Finalmente, puesto que se obtienen las propiedades deseadas a travs del tratamiento trmico, debemos tener presente que la estructura y las propiedades pueden modificarse cuando el material se utiliza a altas temperaturas. El sobre envejecimiento, el sobre revenido y la prdida de coherencia pueden ocurrir como una ampliacin natural del fenmeno que rige estas transformaciones cuando el material es puesto en servicio. 2. ANTECEDENTESLos griegos descubrieron hacia el 1000ACuna tcnica para endurecer lasarmasdehierromediante un tratamiento trmico.Todas las aleaciones dehierrofabricadas hasta el siglo XIV DC se clasifican en la actualidad comohierro forjado. Para obtener estas aleaciones, se calentaba en unhornouna masa de mineral dehierroycarbnvegetal. Mediante este tratamiento se reduca el mineral a una masa esponjosa de hierro llena de escoria formada por impurezas metlicas y cenizas de carbn vegetal. Esta masa esponjosa se retiraba mientras permaneca incandescente y se golpeaba con pesados martillos para eliminar la escoria y darle una determinada forma.El hierro que se produca en estas condiciones sola tener un 3% de partculas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En algunas ocasiones, y por error, solan producir autentico acero en lugar de hierro forjado.Los artesanos del hierro acabaron por aprender a fabricar acero, calentando hierro forjado y carbn vegetal en un recipiente de arcilla durante varios das, con lo que el hierro absorba suficiente carbono para convertirse enacero.Despus del siglo XIV se aument el tamao de los hornos empleados para fundir. En estos hornos, el mineral de hierro de la parte superior se converta en hierro metlico y a continuacin absorba ms carbono debido a los gases que lo atravesaban. Como resultado daba arrabio, un metal que funde a temperatura menor que el hierro y el acero. Posteriormente se refinaba el arrabio para obtener acero.La produccin moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente.El proceso de refinado del arrabiomediante chorros de aire se debe al inventor britnicoHenry Bessemer, que en 1855 desarroll el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la dcada de 1960 funcionan varios mini hornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.Los materiales a los que se aplica el tratamiento trmico son, bsicamente, elaceroy la fundicin, formados porhierroycarbono. Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los slidos cermicos.3. OBJETIVOS3.1 Objetivo General Determinacin de las microestructuras de los aceros con tratamiento trmico y ejercitar los procesos de tratamiento trmico. 3.2 Objetivos Especficos Identificar y aprender a utilizar los equipos que son necesarios para evaluar las caractersticas fsicas de los aceros en los ensayos de tratamientos trmicos. Analizar las microfotografas tomadas de todos los materiales Comparar las durezas de los diferentes materiales, antes y despus de los tratamientos trmicos.4. FUNDAMENTO TERICO4.1 Propiedades mecnicas del AceroEl acero es una aleacin de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleacin, los cuales le confieren propiedades mecnicas especficas para su utilizacin en la industria metal-mecnica. Los otros principales elementos de composicin son el cromo, tungsteno, manganeso, nquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fsforo. A estos elementos qumicos que forman del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinacin de ellas se les llama constituyentes. Los elementos constituyentes, segn su porcentaje, ofrecen caractersticas especficas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etc. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composicin qumica de la aleacin de los mismos, como del tipo de tratamiento trmico a los que se les somete.4.2 Tratamiento TrmicoConjunto de operaciones de calentamiento, permanencia y enfriamiento de las aleaciones en estado slido con el fin de cambiar su estructura y conseguir ciertas propiedades fsicas.

Figura 1: Etapas de tratamiento trmico del acero. Temperatura (C) vs Tiempo.

Figura 2: Diagrama Hierro Carburo de Hierro. Mostrando sus regiones, temperaturas y transformaciones.

Existen factores muy importantes de en el tratamiento trmico: La temperatura El tiempo de permanencia La velocidad d enfriamientoEstos factores se fijan de acuerdo a la composicin del acero, la forma y tamao de las piezas y caractersticas que se han de obtener.Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en la composicin qumica de la aleacin que lo forma y el tipo de tratamiento trmico a los que se les somete. En los tratamientos trmicos lo que hacen es modificar la estructura de los granos que forman los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composicin qumica se llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos trmicos. Tcnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una nica composicin qumica. Por ejemplo, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La -ferrita, la austenita y la -ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento qumico puro se denomina alotropa.Segn la figura 1, la tercera etapa del tratamiento trmico es el enfriamiento de la pieza, dependiendo de cmo se lleva a acabo nos podemos encontrar con los siguientes tratamientos:A. TEMPLESu finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac3 para que se d la transformacin a la estructura austenita (entre 900-950C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, o incluso aire, segn su composicin.El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca, se transforma en martensita, material que es muy duro y frgil.B. RECOCIDOExisten varios tipos de recocido, a continuacin se describen los ms comunes: Recocido PrimarioTiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en fro. (Enfriamiento en el horno). Recocido de RegeneracinTiene como funcin regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con ms del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C slo se les aplica para finar y ordenar su estructura. Recocido de GlobularEs usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido est entre AC3 y AC1. Recocido de SubcrticoSe usa para aceros de forja o de laminacin, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanizacin. Comnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etctera. Este procedimiento es mucho ms rpido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento. C. NORMALIZADOTiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido. Consiste en calentar a temperatura de austenizacin y luego enfriar al aire quieto. De esta forma se deja el acero con una estructura y propiedades que arbitrariamente se consideran como normales y caractersticas de su composicin.D. REVENIDOEs un tratamiento que se da a las piezas de acero que han sido previamente templadas. Con este tratamiento que es inferior a la crtica Ac, se disminuye la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple, y se mejora la tenacidad quedando adems el acero con la dureza o resistencia deseada.Figura 3: Temperaturas de normalizado, temple y recocido para aceros hipoeutectoides e hipereutectoides.

4.3 Calentamiento para austenizacinA. DETERMINACIN DE LA TEMPERATURA DE TEMPLELa temperatura de temple de un acero hipoeutectoide se toma igual a T=Ac3 + 50C.Para un acero SAE 1045 entonces, la temperatura de temple ser:T=760C + 50C=810CPara un acero SAE 1020, la temperatura de temple ser:T=850C + 50C=900C

B. DETERMINACIN DEL TIEMPO DE CALENTAMIENTOPara determinar el tiempo mnimo de mantenimiento a la temperatura de temple se aplicara la formula emprica:

Donde:t: tiempo en minutosV: volumen en milmetros cbicosS: superficie total en milmetros cuadrados

4.4 Ejecucin de los TemplesA. TEMPLE AL AGUALas probetas a templar en agua que ya han sido calentadas y mantenidas a 820 C durante el tiempo (t) calculado, sern retiradas con tenazas calentadas previamente al soplete o en una mufla de precalentamiento y sumergidas rpidamente en un bao de salmuera (sal disuelta en el agua hasta la saturacin).El agua de temple debe estar limpia y a una temperatura vecina a 20 C.Las probetas sern agitadas en el bao enfriador hasta que su temperatura disminuya a unos 100 C.B. TEMPLE AL ACEITEEl procedimiento ser anlogo al del temple al agua.Precaucin: siempre se evitar que el horno permanezca abierto ms de lo necesario para los temples, pues as se evita el riesgo de templar a temperaturas inferiores a Ac3 y por lo tanto, perder la oportunidad de obtener la dureza y estructuras convenientes, obtenibles despus de un temple correcto.4.5 Ejecucin de Revenido y Recocido

A. REVENIDO A 600 CSe realizar en el horno de mufla. Duracin del calentamiento a 600 C: 1 hora.La introduccin en el horno ser previo precalentamiento a 400 C en la mufla de secado. El enfriamiento ser en aire.

B. REVENIDO A 200 CSe realizara en horno elctrico.Duracin del calentamiento: 1 hora. El enfriamiento podr realizarse en agua.C. RECOCIDOSe realizar a la temperatura adecuada durante 2 horas por enfriamiento posterior dentro del horno.

4.6 Examen MicroscpicoSe seguir las tcnicas de preparacin del trabajo prctico referente a observaciones metalogrficas.El ataque qumico se realizar inmediatamente despus del pulido.El reactivo usual de los aceros tratados es el NITAL, solucin nitro alcohlica al 4% y el orden de magnitud del ataque es de 1 hasta 15 segundos. Despus del ataque qumico, lavados sucesivos con agua a presin, alcohol y secado con aire, las probetas se observaran con un aumento de 100 X.A. PROBETA TESTIGO NORMALIZADAEl constituyente habitual es la perlita fina, que no es ms que la precipitacin de la cementita laminada dentro de una matriz de ferrita (lneas blancas), adems se observara claramente delineados los granos de ferrita, la forma original de los granos de austenita a partir de los cuales se ha precipitado la perlita al ocurrir la reaccin eutectoide. Si la perlita es suficientemente fina puede no ser resuelta (separada) por el microscopio, razn por la cual se observaran manchas grises.B. PROBETA TEMPLADA EN AGUAEl constituyente habitual de los aceros templados al agua es la martensita cuadrtica o tetragonal que es una solucin sobresaturada de intersticiales de carbono en ferrita. La martensita se presenta generalmente bajo forma de agujas agrupadas en haces (textura acicular).Estos haces indican la presencia de una red cristalina distorsionada sometida a autosolicitaciones elevadas o esfuerzos residuales, lo cual desde ya explica el aumento considerable de la dureza.C. PROBETA TEMPLADA EN ACEITEEl constituyente habitual suele ser tambin la martensita, empero la menor velocidad de enfriamiento produce esfuerzos residuales (tensiones internas) ms ligeros, lo cual explica la menor dureza.Se buscara tambin adems de la martensita, la presencia de ndulos de troostita, cuya presencia es una causa de disminucin importante de la dureza. La troostita que es una perlita irresoluble al microscopio ptico, es el constituyente suave de temple, formado de ndulos oscuros redondeados de textura a menudo radial.D. PROBETA REVENIDAEl constituyente normal de los aceros templados y revenidos a 600 C es la sorbita que es una perlita de precipitacin ms fina.Si el revenido es completo, la textura acicular de la martensita debe haber desaparecido y la disminucin de dureza ser importante.En la probeta revenida de 200 C puede ocurrir que la martensita revenida conserve an el aspecto acicular de la martensita de temple, pero se debe constatar tambin una disminucin de dureza debido, no a un cambio estructural, sino a la relajacin parcial de los tensiones internas (tensiones residuales) provocadas por el temple.E. PROBETA RECOCIDALa estructura deber asemejarse a la estructura normalizada, pero los granos y la perlita sern ms gruesos.

4.7 Medidas de DurezaSe realizarn mediciones de dureza Rockwell en todas las probetas, antes y despus de cada tratamiento, calculndose el porcentaje de aumento o disminucin de esta propiedad.

4.8 Procesos tecnolgicos de fabricacin del aceroA. HORNO BSICO AL OXGENOUn horno de oxgeno bsico o BOF (por sus siglas en ingls) crea el acero de la fundicin en bruto producida a partir de mineral de hierro en un alto horno, junto con un mximo de 25 por ciento de la chatarra de acero. Este horno funciona mediante la inyeccin de oxgeno a alta presin en el hierro fundido para quemar el exceso de carbono y otras impurezas combustibles. Los compuestos fundentes aadidos a la masa fundida eliminan las impurezas no combustibles que flotan a la parte superior de la masa fundida como escorias. El BOF obtiene la energa necesaria para convertir el hierro en acero del calor original del hierro fundido junto con el calor generado por la quema de exceso del carbono y otras impurezas en la presencia de oxgeno puro.

B. HORNO ELCTRICO (Horno de Arco)Un horno de arco elctrico fabrica (EAF, por sus siglas en ingls) nuevo acero de la chatarra vieja de acero. Se trata de una caldera de acero con una tapa gigante forrada con material refractario de cermica resistente al calor. Su tapa se levanta para la carga con chatarra. La tapa tambin contiene los tres electrodos de grafito que crean el arco elctrico para fundir la chatarra en acero nuevo. Despus de la carga, se bajan los electrodos en la chatarra y se alimenta de energa al horno. La electricidad se arquea entre los electrodos generando el calor necesario para fundir la chatarra de acero. Los compuestos fundentes eliminan las impurezas. Para obtener ms calor, las siderrgicas inyectan carbn pulverizado y el oxgeno para complementar el calor elctrico. Aproximadamenteun tercio del calor en los hornos de arco elctrico proviene de la inyeccin de combustible y del oxgeno.

C. HORNO BSICO AL AIRE (Acero Thomas)En el procedimiento bsico de afino por aire, o procedimiento Thomas, el revestimiento del aparato es a base de dolomita (carbonato doble del calcio y manganeso de formula CaCO3, MgCO3) y con el arrabio se introduce cal viva.Oxidaciones: El silicio debido a su pequea proporcin desaparece muy rpidamente; la slice formada se une a los xidos de hierro y de manganeso y tambin a las bases del revestimiento, y despus a la cal, dando silicatos muy fluidos que se eliminan rpidamente por decantacin fuera del metal.El arrabio debe ser pobre en silicio para reducir a un mnimo el ataque del revestimiento bsico.El carbono desaparece ms rpidamente que en el procedimiento Bessemer, porque el silicio es poco abundante y la separacin del manganeso es ms lenta.Reduccin: La desoxidacin del acero se hace como en el procedimiento Bessemer. Sin embargo, aqu es necesario evacuar previamente la escoria, porque el carbono de la ferroaleacin atacara a los fosfatos e incorporara una parte del fosforo al acero; por otra parte, pasara manganeso a la escoria en pura perdida.

El azufre se elimina muy ligeramente durante la oxidacin, sobre todo en forma de sulfuro de calcio disuelto en la escoria bsica. El contenido del azufre permanece casi constante en tanto que la escoria es acida, y no disminuye hasta despus de la formacin de la escoria bsica.

D. HORNO CIDO AL AIRE (Acero Bassemer)En el procedimiento cido de afino por aire, o procedimiento Bessemer, el revestimiento del convertidor es de slice.

Oxidaciones: El orden de separacin de las impurezas depende, principalmente, de su afinidad por el oxgeno.El Silicio se oxida desde el principio, y forma una escoria de silicato de hierro y manganeso que sube a la superficie. Esta oxidacin es la principal reaccin que eleva la temperatura, y por eso debe de ser suficiente en el arrabio.

Reducciones: Al no utilizar combustibles este procedimiento, la reduccin debe ser muy rpida para evitar la solidificacin del acero.

E. HORNO MARTIN SIEMENSEl horno Martin-Siemens es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan el arrabio y la chatarra inclinados hacia un orificio de salida. La capacidad de estos hornos es muy variable: los hay hasta de 250 toneladas. La bveda es de ladrillo refractario de slice. Por el exterior circula aire fro para refrigerar. Los gases de la combustin pasan por unos recuperadores que invierten su sentido de circulacin con el aire carburante y producen temperaturas muy elevadas, a unos 1800 C. A dicha temperatura funde la chatarra y lingotes de arrabio solidificado bajo la llama producida en la combustin; se eliminan las impurezas y se consiguen aceros de una gran calidad para fabricar piezas de maquinaria. Su campo de aplicacin es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero.

5. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOSFigura 4: Cao. Sistema de goteo continuo de agua.Figura 5: Probetas cilndricas. Acero SAE 1020, Acero SAE 1045 trefilado.

Figura 6: 7 Lijas al agua diferentes. De 180, 360, 600, 800, 1000, 1200 y 1500.Figura 7: Piceta con agua.

Figura 8: Alumina.Figura 9: Pinzas

Figura 10: Piceta con alcoholFigura 11: Nital 2.5%Figura 12: Tenazas

Figura 13: AlgodnFigura 14: SecadoraFigura 15: Horno

Figura 17: Recipiente con aguaFigura 16: luna de ensayo.Figura 18: Cilindros con agua y aceite

Figura 20: Guantes de proteccinFigura 19: Durmetro Rockwell

Figura 22: Disco de pulidoraFigura 21: Microscopio Metalogrfico

6. DESCRIPCIN DEL ENSAYOa. Tomamos una de las probetas la cual est cortada en su seccin transversal recta y le hacemos una marca en la cara que no va a ser usada, para guiarnos en la direccin que vamos a tomar para lijar y as evitar confusiones.

b. Frotamos su seccin transversal en un papel abrasivo (lija de agua), que descansa sobre una lmina de vidrio, mientras le cae chorros suaves de agua, el grado de rugosidad del papel abrasivo variar segn vayamos avanzando: P180, P360, P600, P800, P1000, P1200, P1500

c. Debe observarse que se formen lneas paralelas cada vez que se acabe de lijar con cada una de las lijas hasta que estas sean casi invisibles, teniendo en cuenta que cada vez que cambiamos del papel abrasivo rotbamos la pieza un ngulo de 90.

d. Una vez concluida la secuencia con el papel abrasivo, lavamos bien la superficie trabajada para que no queden ningn tipo de partculas en este y posteriormente introducimos la probeta en un disco giratorio que contena un pao al cual rocibamos un producto abrasivo en polvo (Almina) junto con pequeos chorros de agua, para que el pao pula an ms a la probeta. La probeta debe estar pulida al espejo.

e. Despus atacamos a la probeta, en la parte pulida con Nital durante 14 segundos para el SAE 1020 y 5 segundos para el SAE 1045, segn sea el tipo de tratamiento que le corresponde.

f. Despus de rociar a cada probeta con el reactivo se lava probeta con agua por un momento. Se limpia con alcohol presionando fuertemente, esto con el objetivo de eliminar algunas imperfecciones observadas posteriormente en el microscopio.

g. Luego secamos las probetas con la secadora teniendo en cuenta que la secadora no est muy cerca de la probeta.

h. Finalmente observamos las probetas a travs del microscopio metalogrfico.

Este procedimiento se realiza para cada probeta de los cinco materiales.7. CLCULOS Y RESULTADOS ACERO SAE 1045

Dureza Inicial: 93 HRBDescripcin: Observamos a la perlita conformada por la ferrita y cementita, en este caso la parte ms clara es la ferrita ya que su composicin en carbono es menor respecto a la cementita. Vemos tambin que como es un acero con aproximadamente 0.45% C, se puede notar que la concentracin de ferrita es mayor a la cementita, esto es una caracterstica de los aceros hipoeutoctoide.

TRATAMIENTO TRMICOMICROFOTOGRAFA

TEMPLE AL AGUA

TEMPLE AL ACEITE

REVENIDO

NORMALIZADO

TRATAMIENTO TRMICODUREZA ROCKWELL (HRB)

SIN TRATAMIENTO93

TEMPLE AL AGUA110,8

TEMPLE AL ACEITE111,4

REVENIDO112

NORMALIZADO101,7

NDICES DE GRANO DEL SAE 1045 TEMPLE AL ACEITESe tom una muestra de 1 pulg2 de la fotografa a 200x tomada en laboratorio por el profesor.

1 pulg1 pulg

Resaltamos los granos y procedemos a contarlos segn el Mtodo ASTM E112.Se sabe que:

Donde: N: Nmero de granos por pulgada pulg2.a: aumenton: ndice de grano

En nuestro caso a es diferente de 100 e igual a 200.Del grfico:Sumamos los granos enteros y los granos no enteros los dividimos entre 2. As:

Reemplazando en la ecuacin de ndice de grano:

Pero, se sabe tambin, del anterior ensayo de metalografa, que el ndice de grano del SAE 1045 sin tratamiento es 8, entonces se observ una disminucin en el ndice de grano.

TEMPLE AL AGUASe tom una muestra de 1 pulg2 de la fotografa a 200x tomada en laboratorio por el profesor.1 pulg1 pulg

Resaltamos los granos y procedemos a contarlos segn el Mtodo ASTM E112.Se sabe que:

Donde: N: Nmero de granos por pulgada pulg2.a: aumenton: ndice de grano

En nuestro caso a es diferente de 100 e igual a 200.Del grfico:Sumamos los granos enteros y los granos no enteros los dividimos entre 2. As:

Reemplazando en la ecuacin de ndice de grano:

Pero, se sabe tambin, del anterior ensayo de metalografa, que el ndice de grano del SAE 1045 sin tratamiento es 8, entonces se observ una disminucin en el ndice de grano. NORMALIZADOPROBETA 1:

Se tom una muestra de 1 pulg2 de la fotografa a 200x tomada en laboratorio por el profesor.

Resaltamos los granos y procedemos a contarlos segn el Mtodo ASTM E112.Se sabe que:

Donde: N: Nmero de granos por pulgada pulg2.a: aumenton: ndice de grano

En nuestro caso a es diferente de 100 e igual a 200.Del grfico:Sumamos los granos enteros y los granos no enteros los dividimos entre 2. As:

Reemplazando en la ecuacin de ndice de grano:

Pero, se sabe tambin, del anterior ensayo de metalografa, que el ndice de grano del SAE 1045 sin tratamiento es 8, entonces se observ una disminucin en el ndice de grano.PROBETA 2:

Se tom una muestra de 1 pulg2 de la fotografa a 200x tomada en laboratorio por el profesor.

Resaltamos los granos y procedemos a contarlos segn el Mtodo ASTM E112.Se sabe que:

Donde: N: Nmero de granos por pulgada pulg2.a: aumenton: ndice de grano

En nuestro caso a es diferente de 100 e igual a 200.Del grfico:Sumamos los granos enteros y los granos no enteros los dividimos entre 2. As:

Reemplazando en la ecuacin de ndice de grano:

Pero, se sabe tambin, del anterior ensayo de metalografa, que el ndice de grano del SAE 1045 sin tratamiento es 8, entonces se observ una disminucin en el ndice de grano.

ACERO SAE 1020

Dureza Inicial: 84 HRBDescripcin: Observamos en la microestructura hay dos constituyentes de la perlita que son la ferrita y cementita, vemos los lmites de grano muy notables, se observa la cementita en menor proporcin a la ferrita debido a que el porcentaje de carbono es de 0.20%.

TRATAMIENTO TRMICODUREZA ROCKWELL (HRB)

SIN TRATAMIENTO85

TEMPLE AL AGUA114,3

REVENIDO103

TRATAMIENTO TRMICOMICROFOTOGRAFA

TEMPLE AL AGUA

REVENIDO

RECOCIDO

NDICES DE GRANO DEL SAE 1020 TEMPLE AL AGUASe tom una muestra de 1 pulg2 de la fotografa a 200x tomada en laboratorio por el profesor.1 pulg1 pulg

Resaltamos los granos y procedemos a contarlos segn el Mtodo ASTM E112.Se sabe que:

Donde: N: Nmero de granos por pulgada pulg2.a: aumenton: ndice de grano

En nuestro caso a es diferente de 100 e igual a 200.Del grfico:Sumamos los granos enteros y los granos no enteros los dividimos entre 2. As:

Reemplazando en la ecuacin de ndice de grano:

Pero, se sabe tambin, del anterior ensayo de metalografa, que el ndice de grano del SAE 1020 sin tratamiento es 8, entonces se observ una disminucin en el ndice de grano.

8. OBSERVACIONES Se observa en los resultados obtenidos en el laboratorio. Que las probetas templadas en agua presenta una mayor dureza con respecto a las dems. Se observ en resultados obtenidos en el laboratorio despus del revenido, las probetas perdieron dureza, a cambio redujeron su fragilidad. En su estructura de acero SAE1045 se observ martensita y troostita (apariencia de manchas oscuras). A la hora de comparar las probetas se observ, que el temple del agua y del aceite se tiene en cuenta que la concentracin de martensita es mayor en el agua que en el aceite. Observamos en el microscopio ala probeta acero SAE1045 que la martensita revenida a 250, cuyos granos son ms gruesos que la martensita revenida a 450. Se pudo observar en el microscopio ala probeta acero SAE1020 en su microestructura a dos constituyentes de la perlita que son la ferrita y cementita. Se puedo observar en el microscopio ala probeta acero SAE1020 que las colonias de perlita gruesa (color oscuro) y a la ferrita proeutectoide (color claro).

9. CONCLUSIONES Las propiedades mecnicas de los diferentes aceros tratados adems de su composicin qumica dependen de su estructura cristalina. Existen diferentes tipos de temple dos de los cuales son temple en agua y en aceite. Al observar estos tratamientos concluimos que el temple depende de la rapidez de enfriamiento. La dureza en las diferentes probetas obtenidas tambin depende de la cantidad de carbono que tengan. El revenido se aplica a los materiales previamente templados, se usa para reducir ligeramente los efectos del temple disminuyendo un poco su dureza y aumentando su tenacidad. El recocido es llevar el material hasta la temperatura de austenizacin (para asegurar la austenizacin aumentar como mnimo 50C) y un enfriamiento lento, este tratamiento disminuye un poco la dureza pero se incrementa la elasticidad. El normalizado consiste en que el material no tenga de tensiones internas, esto se logra calentando y dejndolo al medio ambiente (para aceros aleados se dice enfriado al aire). La dureza aumenta cuando templamos los materiales y disminuye un poco al recocerlos, para esto podemos usar las grficas TTT que nos permiten saber cmo vara la estructura con el tiempo. Mediante los diferentes tratamientos trmicos realizados como el temple recocido, etc. se puede obtener las propiedades requeridas para los materiales que vamos a usar, y para esto debemos saber a qu temperatura llevarlos y esto se logra con el diagrama hierro carbono.

10. RECOMENDACIONES Tener mucho cuidado al sacar las probetas del horno para no provocar algn accidente. Para el proceso del calentamiento; hay que darle mucha atencin cuando se trata de trabajar con piezas de grandes dimensione; pues puede provocar fisuras en su interior; tensiones internas; por eso se recomienda calentarlo uniformemente para que no haya una gran diferencia entre la superficie del material y el interior de la pieza; esto se debe a la dilatacin ms grandes en las periferias que en el interior de esta. Cuando se introduce piezas de grandes dimensiones al horno; se recomienda no precalentarla inicialmente; sin embargo; para piezas muy pequeas; el horno se permite precalentarlo hasta una temperatura de 300C. El calentamiento se debe realizar con tiempos prolongados y pausados. Es conveniente que en las secciones transversales la diferencia de temperaturas entre dos puntos de un mismo radio situado a 25mm de distancia, no sea superior a 20C.

11. ANEXOSCONSTITUYENTES DEL ACERO

Ferrita (Fe )Es una solucin slida de carbono en hierro alfa.Su solubilidad a la temperatura ambiente es del orden de 0.008% de carbono, por lo que se considera hierro puro. La mxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0.02% a723C.

Cementita (Fe3C)Es carburo de hierro Fe3C y contiene 6.67% C.Es el microconstituyentems duro y frgilde los aceros el cual cristaliza en la red ortorrmbica.

PerlitaEs el microconstituyenteeutectoideformado por capas alternadas de ferrita y cementita. Compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8%C. La perlita aparece en general en el enfriamiento lento de la austenita y por la transformacin isotrmica de la austenita en el rango de650 a723C. Su nombre se debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las perlas.

Si el enfriamiento es rpido (100-200C/seg.), la estructura es poco definida y se denomina SORBITA. AustenitaEs el constituyentems densode los aceros y est formado por una solucin slida por insercin de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, vara de 0.8% al 2% C que es la mxima solubilidad a la temperatura de1130C. No es estable a la temperatura ambiente.

MartensitaEs el constituyente de losaceros templados; est conformado por una solucin slida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde su estado austentico a altas temperaturas. El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de carbono, sus propiedades fsicas varan con su contenido en carbono hasta un mximo de 0.7%C.

TroostitaEs un agregado muy fino de cementita y ferrita que se produce por un enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento ligeramente inferior a la crtica de temple, por transformacin isotrmica de la austenita en el rango de temperatura de500Ca600C, o por revenidoa400C. Es un constituyente nodular oscuro y aparece generalmente acompaando a la martensita y a la austenita.

SorbitaEs tambin un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento bastante inferior a la crtica de temple o por transformacin isotrmica de la austenita en la zona de600Ca 650C, o porrevenidoa la temperatura de600C. Tanto la troostita como la sorbita pueden considerarse como perlita de grano muy fino.

BainitaEs el constituyente que se obtiene en la transformacin isotrmica de la austenita cuando la temperatura del bao de enfriamiento es de250Ca500C.Se diferencian dos tipos de estructuras: Bainita superiorde aspecto arborescente formada a 500C-580C. Bainita inferior, formada a 250C-400Ctiene un aspecto acicular similar a la martensita y constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos.Los constituyentes que pueden presentarse en los aceros aleados son los mismos de los aceros al carbono, aunque la austenita puede ser nico constituyente y adems pueden aparecer otros carburos simples y dobles o complejos.

12. FUENTES DE INFORMACINArchivos de pginas web Pdf: Tratamientos trmicos y acabados de los metales.http://www.slideshare.net/ludabel/tratamientos-termicos-de-los-metales Pdf: Tratamientos trmicos de los aceros. http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf Pdf: Manual de laboratorios. Universidad Don Bosco. Ciencia de los Materiales. Tratamientos trmicos y dureza despus del tratamiento trmico en los aceros.http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/mecanica-ingenieria/ciencia-de-los-materiales/2013/ii/guia-4.pdf

Libros Calle Sotelo, Gabriel. Materiales de Fabricacin I. Ensayos Mecnicos. Fundamentos de la Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Tercera Edicin. William F. Smith. Ed. Mc Graw-Hill, Madrid Espaa.

OBSERVACIN IMPORTANTEEstimado Ing. Gutierrez, los dems grupos no nos brindaron la informacin acerca de sus durezas iniciales y finales, es por eso que solo realizamos de algunos tratamientos trmicos.Gracias.3