ALUMNOERICK JONATHAN MOREIRA VALDEZGRUPO:

MATERIATRATAMIENTOS TRMICOS2

LABORATORIOPROCESOS METALRGICOSPARALELO:

NOMBRE DE LA PRCTICACEMENTACIN1

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALFACULTAD DE INGENIERA EN MECNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCINREPORTE DE LABORATORIOHoja 6 de 6

FECHA: 15-01-2015

6Tratamientos Trmicos: CementacinRESUMEN:

La prctica de cementacin tuvo como finalidad mostrarnos los cambios que ocurren en la estructura metalogrfica de un acero de bajo carbono (aprox. 0,3%) y una fundicin de hierro dctil, para la misma se utiliz un horno a gas y como elementos componentes de la mezcla de difusin se usaron carbn vegetal y 4 g de carbonato de calcio como catalizador de la reaccin, luego de introducir la mezcla, debidamente sellada en una chapa de acero galvanizado, en el horno se esper hasta que se llegara a una temperatura de 870C y luego se procedieron a sacar las probetas a intervalos de 20 minutos , finalmente estas probetas fueron enfriadas en aire y tratadas para poder observar su microestructura al microscopio , los resultados en el acero de bajo carbono fueron un espesor de capa cementada de 0,07 mm y una carburizacin del hierro ,de tal manera que se observa grafito esferoidal . Mientras que para el hierro fundido no se observan grandes diferencias debido a su alto porcentaje de carbono inicial , lo que conduce a que el carbono se sature y ya no sea capaz de recibir ms carbono , por otra parte se puede observar que a mayor tiempo en el horno existe un cambio en la matriz del hierro fundido.

OBJETIVOS:

Realizar la cementacin de una fundicin de hierro dctil y de un acero al carbono. Verificar la carburizacin del acero debido a la cementacin. Medir el espesor de la capa superficial de carbono luego del tratamiento trmico. Realizar las metalografas de las probetas y analizar los resultados y explicar sus causas.

MARCO TERICO:

Hierro dctil es el nombre dado al hierro fundido que presenta el grafito sobre la forma esferoidal que le otorga caractersticas mecnicas de relevancia como:

Resistencia a la traccin elevada. Alto lmite elstico. Elevado ndice de alongamiento. Resistencia a los choques.

Fig1.Aspecto metalogrfico del hierro dctil

El hierro dctil conserva sin embargo la calidad mecnicas del hierro fundido tradicional, proveniente de su alto tenor de carbono:

Resistencia a la compresin. Resistencia a la abrasin. Resistencia a la fatiga. Resistencia a la corrosin. Maleabilidad.

CEMENTACINLa cementacin es un tratamiento termo qumico que se realiza al acero de bajo carbono (menos del 0.25%) que no est templado con el objetivo de enriquecerlo en carbono (ms del 0.8 %) la capa superficial.Consiste en someter la pieza a un ambiente rico en carbono elemental a altas temperaturas (900-950 C), para que se produzca su difusin dentro del material de la pieza.Con ello se logra una superficie de alta dureza que le proporciona resistencia al desgaste despus de un temple, y aumenta el lmite de fatiga. Como se realiza en aceros de no ms de 0.35 % de C, el ncleo conserva su capacidad de absorber energa de impacto.

CAPA CEMENTADASe da el nombre a la zona que despus de la cementacin queda con un contenido mayor de C a la del acero y recibe el nombre de capa dura la zona superficial que despus del ltimo tratamiento queda con una dureza superior a 58-60 Rockwell-C, y que suele corresponder a la zona cuyo porcentaje de C es superior a 0.50-0.80% C.

Son apropiados para cementacin los aceros de baja contenido de carbono, que conserven la tenacidad en el ncleo. El cromo acelera la velocidad de penetracin del carbono. Los aceros al cromo nquel tienen buenas cualidades mecnicas y responden muy bien a este proceso. Una concentracin de nquel por encima del 5% retarda el proceso de cementacin.

Para la cementacin en medio slido, las piezas limpias y libres de xidos se colocan en la mezcla de cementacin, dentro de cajas de chapas de acero soldadas y selladas. Estas cajas se cargan luego al horno de cementacin, y se mantienen ah durante varias horas a una temperatura entre 900 y 950 C hasta obtener la profundidad de la capa de difusin deseada.

DESCRIPCIN DEL BANCO DE PRUEBA:

El banco de prueba estuvo constituido por lo siguiente: Un horno artesanal con funcionamiento a gas de 1000C. Un microscopio metalogrfico.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS:

Horno a gas (1000 C) Balanza electrnica de 0.01 g . Lijas de grano numero:320,600, 1000, 1200, 1500 Nital al 5% Alumina de 0.05 micrn 6 probetas de hierro dctil y 6 electrodos. Carbn vegetal. Catalizador: Carbonato de calcio. Chapas de acero galvanizado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

En primer lugar cada estudiante escogi una de las probetas disponibles seis de las probetas eran de hierro dctil y las otras seis de un acero de bajo carbono (electrodo) , luego de esto se procedi a pulverizar el carbn que se nos fue provisto para la prctica , posterior a esto cada estudiante recort de una chapa de acero galvanizado un pedazo de aproximadamente 15 cm2 con la cual , con la ayuda de un playo, se elabora un empaque para la muestra y se coloca la probeta y el carbn vegetal junto con un 20% de peso del carbn de carbonato de calcio , como catalizador.Luego de esto procedimos a colocar las probetas en el horno, esperamos a que el mismo llegue a 870 C y se procedi a quitarlos del horno, uno por uno, a intervalos de 20 minutos , se sacaban juntas una de bajo acero y una de hierro dctil.Luego de esto se enfriaron las probetas en aire y cada uno de los estudiantes deba realizar la metalografa y medir la penetracin de la cementacin en el caso de que esta fuera apreciable.

PRESENTACIN DE TABLAS DE DATOS

Las imgenes de algunas de las metalografas estn disponibles en la seccin ANEXOS.

ANLISIS DE RESULTADOS

Como tan solo se cont con la metalografa de uno de los electrodos solo se puede realizar un anlisis con esa fotografa, lo que se observa es que el carbn se ha difundido entre los tomos de hierro y ha formado una forma esferoidal al poco tiempo de estar en el horno a 870C.Mientras tanto que para las de hierro dctil se observa que conforme el tiempo de permanencia en el horno es mayor, el porcentaje de grafito esferoidizado no se altera demasiado pero si la estructura de la matriz que pasa de ser ferritica en los primeros 20 minutos a ser austenita , esto se sugiere puede ocurrir por la carburizacin de la ferrita .

CONCLUSIONES

Luego de redactar los anlisis y con los resultados mostrados en anexos se puede concluir que: La cementacin produce un mayor efecto en aceros de bajo carbono. En los hierros fundidos la cementacin no produce un incremento notorio de la estructura metalogrfica. A mayor tiempo en el horno mayor difusin y por ende mayor profundidad de cementacin.

RECOMENDACIONES

Para realizar la prctica a continuacin se dan recomendaciones que mejoraran la prctica.

Verificar el estado de los equipos Los tiempos para tratamiento deben ser cumplidos Ubicar bien las lijas Realizar el proceso en seco Observar la probeta con y sin ataque Al momento de lijar realizar movimientos largos y prolongados. Realizar el ensayo de dureza de las piezas antes y despus del tratamiento.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS/ FUENTES DE INFORMACIN

Avner S., Introduccin a la Metalurgia Fsica., Segunda Edicin, Mxico, 1988, McGrawHill. Abbaschian R. Abbaschian L. Reed R., Physical Metallurgy Principles, Cuarta Edicin, Estados Unidos, 2009, Cengage Learning.

ANEXOS

MaterialTiempode cementacinDescripcinMetalografa

Acero de bajo carbono20 minutosSe observa el grafito en forma nodular en una matriz ferritica.

Hierro dctil20 minutosSe observan los ndulos de grafito esferoidal rodeado de perlita en una matriz martenstica.

Hierro dctil40 minutosGrafito esferoidal rodeado de austenita en una matriz martenstica.

Hierro dctil60 minutosGrafito esferoidal con cementita y ferrita.

Hierro dctil80 minGrafito esferoidal rodeado de austenita en una matriz martenstica.