7.temple y revenido de los aceros

U.P.T.C. Formación básica profesional. Área mecánica Facultad Seccional Duitama Metales y tratamientos térmicos Escuela de Ingeniería Electromecánica 54020511-07

PRACTICA DE LABORATORIO 7

TEMPLE Y REVENIDO DE LOS ACEROS

INTRODUCCION

Los tratamientos térmicos le conceden a los aceros propiedades y características para

determinadas aplicaciones, modificando su estructura microscópica. De acuerdo a la

composición del acero, las piezas se someten a temperaturas adecuadas manteniéndolas allí

por tiempos convenientes para su posterior enfriamiento, bajo condiciones controladas, se

obtienen piezas con propiedades mecánicas diseñadas a priori al tratamiento. Por esto es

imperante que el estudiante se familiarice con todos y cada uno de los tratamientos térmicos

usados en las aleaciones ferrosas, para luego diseñar materiales con atributos óptimos en

algún uso en particular.

1. OBJETIVOS

Obtener y verificar las características propias de un acero sometido a tratamiento

térmico de temple.

Obtener y verificar las características propias de un acero sometido al tratamiento

térmico de revenido.

2. GENERALIDADES

2.1 TEMPLE

Consiste en el calentamiento de un acero a una temperatura ligeramente superior a su

temperatura crítica y posterior enfriamiento rápido, esta rapidez depende del medio

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utilizado que puede ser aceite, agua, salmuera, aire, etc. El objetivo principal del temple es

la obtención de una estructura martensítica la cual produce un aumento del límite de

resistencia a la tracción y dureza del acero, esto produce reducción en ductilidad y

tenacidad y presencia de considerables tensiones internas. Para eliminar dichas tensiones

internas se utiliza el revenido.

Según el tipo de acero, los rangos de temperatura de temple se clasifican así:

Aceros de baja aleación, está entre 780 y 850ºC.

Aceros de alta aleación, está entre 950 y 1200ºC.

Aceros para herramientas, está entre 760 y 850ºC.

Industrialmente el tratamiento térmico de temple se encuentra en variantes clasificadas así:

1. Temples normales:

Austenización completa.

Austenización incompleta.

2. Temples interrumpidos:

Agua y aire.

Aceite y aire.

Agua y aceite

3. Temples isotérmicos.

Austempering.

Martempering.

Maqueching.

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Sub-cero.

4. Temples superficiales.

Oxiacetilenico.

Por inducción.

Plasma.

Fricción.

2.1.1 Diagrama temperatura-tiempo-transformación (TTT). Esta clase de diagramas

también se conocen como curva de la “S” (ver figura 1) por su forma característica, esta

curva estudia la transformación de la austenita a temperatura constante. En el eje de las

ordenadas se encuentran las temperaturas de transformación y el eje de las abscisas los

tiempos de duración de dicha transformación.

Figura 1. Curva de la “S”.

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Las curvas indican los puntos de inicio y final de la transformación de la austenita, después

de las curvas se encuentran los constituyentes para determinadas temperaturas y tiempos

donde comienza y finaliza la transformación.

Esta clase curvas se utiliza generalmente en el temple, normalizado y recocido de los

aceros. Cuando se utiliza para el caso específico del temple, aparecen otras curvas

denominadas curvas de enfriamiento, las cuales describen la velocidad de enfriamiento del

acero en medio determinado.

Para obtener un temple excelente, se debe tener en cuenta que la velocidad de enfriamiento

debe ser mayor que la velocidad crítica de temple, que es la curva tangente a la nariz de la

curva de inicio de la transformación, como se observa en la figura 1, con esto se asegura

que la austenita se transformará en martensita, objetivo principal del temple. Para cada tipo

de acero se presenta una curva de la “S” diferente como se ilustra en la figura 2.

Figura 2. Diferentes clases de curvas TTT. (a) acero el carbono, (b) y (c) acero de baja

aleación, (d) y , (e) , (f) aceros austeníticos.

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Los medios de enfriamiento más empleados son:

Agua: Se usa para aceros al carbono de más de 10 mm de espesor, o de baja aleación.

Aceite: Se usa para aceros al carbono de menos de 10 mm de espesor o de alta

aleación.

Plomo: Se usa para muelles, alambres, aceros especiales y aceros para herramientas.

Mercurio: Se usa en instrumentos de cirugía y piezas delicadas, es muy limitado por

su elevado costo.

Sales fundidas: Se constituyen generalmente de cloruros, carbonatos, nitratos y

cianuros de sodio, potasio y bario; las cuales conceden unas buenas características de

temple en casi todas las clases de aceros.

2.2 REVENIDO

Es un tratamiento complementario del temple, generalmente es posterior a este.

Antiguamente al conjunto de temple y revenido se le denominaba bonificación. La

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finalidad del revenido es eliminar las tensiones internas, disminuyendo la resistencia

mecánica, el límite elástico y su dureza; pero también aumenta la tenacidad y ductilidad del

acero sometido a temple.

El revenido consiste en el calentamiento de una pieza de acero, previamente templada,

hasta una temperatura inferior a la crítica y posterior enfriamiento lento bajo condiciones

controladas de tiempo y ambiente. El rango de temperatura para dicho tratamiento está

comprendido entre 204 y 426ºC en la mayoría de los aceros, aunque en algunas ocasiones

la temperatura es superior para conseguir características particulares.

2.3 REQUISITOS PRELIMINARES

Conocimientos básicos sobre el tratamiento térmico de los aceros.

Montaje, desbaste, pulido y ataque químico de probetas metalográficas.

Manejo del microscopio metalográfico así como de la mufla.

2.4 PRECAUCIONES

Utilizar ropa adecuada y resistente al calor, y manejo de reactivos químicos.

2.5 AUTOEXAMEN

a. ¿En qué consiste el temple de un acero?

b. ¿En qué consiste el revenido de un acero?

c. ¿Qué propiedades adquiere un acero con el temple?, ¿cuáles con el revenido?

d. ¿Para que se utilizan las curvas TTT?, Explíquelas.

e. ¿Qué microconstituyentes aparecen en un acero después de un temple?, ¿Cuáles

después del revenido?

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3. MATERIALES Y EQUIPOS

Tabla 1. Equipos.

Cantidad Elemento Observación

1Microscopio metalográfico

Con aplicación fotográfica

1 Pinzas1 Durómetro Rockwell o Brinell1 Termómetro1 Mufla Provista de pirómetro

Tabla 2. Materiales.

Cantidad

Elemento Observación

2 Probeta de acero AISI-SAE 1045 normalizado- Agua y aceite Aceite mineral para temple- Nital 4

2 Probeta de aceroAISI-SAE 1020 normalizado ó

1015

4. PROCEDIMIENTO

1) Determine la dureza de cada tipo de acero mediante el durómetro, consígnela en la tabla

5.

2) Someta las probetas a la temperatura de austenización completa, para cada tipo de

acero, por medio de la mufla y controle dicha temperatura con el pirómetro.

3) Temple una probeta de acero 1045 y una de acero 1020 en agua a 15 o 20ºC, verifique

esta temperatura con el termómetro, luego retiré las probetas con las pinzas.

4) Temple una probeta de acero 1045 y una de acero 1020 en aceite a 30ºC, verifique esta

temperatura con el termómetro.

5) Pula las cuatro probetas, atráquelas luego con Nital 4 por 5 segundos, obsérvelas bajo el

microscopio y tome una micrografía por cada probeta templada en aumentos adecuados.

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6) Determine la dureza de cada probeta templada y consigne los valores en la tabla 4.

7) Realice un revenido a 200ºC durante una hora a las probetas templadas en aceite.

Controle la temperatura y el tiempo estrictamente.

8) Realice un revenido a 350ºC durante una hora a las dos probetas restantes templadas en

agua. Controle la temperatura y el tiempo estrictamente.

9) Realice nuevamente un pulido especular, luego ataque cada probeta con Nital 4 por 5

segundos, séquelas y obsérvelas bajo el microscopio, tome una micrografía con los

aumentos que permitan la observación más clara de los constituyentes.

10) Tome lecturas de dureza para cada probeta y apúntelas en la tabla 5.

5. TOMA DE DATOS

Tabla 3. Dureza de las probetas de acero 1020 y 1045 normalizadas.

SAE 1020 SAE 1045Dureza (HB ó HRC)

Tabla 4. Dureza de las probetas de acero 1020 y 1045 templadas.

SAE 1020 SAE 1045Templada en

aguaTemplada en

aceiteTemplada en

aguaTemplada en

aceiteDureza (HB ó HRC)

Tabla 5. Dureza de las probetas de acero 1020 y 1045

revenidas.

TempleRevenido

SAE 1020 SAE 1045En agua En aceite En agua En aceite

Dureza (HB ó HRC)

200ºC 1 hr350ºC 1 hr

6. CARACTERISTICAS A OBTENER

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1) Identifique y describa cada uno de los constituyentes presentes en las probetas

templadas y revenidas. Adjunte cada micrografía con sus respetivas indicaciones.

2) Describa los cambios en la dureza de cada acero antes del temple, después del

temple y después del revenido. Justifique el por qué de dichas variaciones.

3) Describa las curvas de la “S” en cada tipo de temple.

7. CUESTIONARIO

1. ¿Qué transformaciones se llevan a cabo en cada tipo de acero con respecto a sus

microestructuras, para cada clase de temple? Justifique su respuesta

2. ¿Qué transformaciones se llevan a cabo en cada tipo de acero con respecto a sus

microestructuras, para cada clase de revenido? Justifique su respuesta.

3. ¿Qué efecto o efectos tuvo el medio de enfriamiento sobre cada tipo de acero, en el

temple? Explíquelo (s)

4. ¿Qué diferencias sustanciales existen entre las dos clases de acero final de cada

tratamiento térmico realizado? Explíquelas.

BIBLIOGRAFIA

APRAIZ, José. Tratamientos térmicos del acero. Madrid, España: Ed. Dossat, 1969.

LASHERAS, J.M., SANCHEZ-MARIN, J.M. Tecnología de los materiales metálicos.

Barcelona, España: Ed. Cedek, 1969.

MOLERA Solà, Pere. Tratamientos térmicos de los aceros. Barcelona, España:

Marcombo, 1991, 128p.

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VALENCIA, Asdrúbal. Tecnología del tratamiento térmico de los metales. 2 ed.

Medellín, Colombia: Ed. Universidad de Antioquia, 1992. 629p.

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