LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS

TEMPLE DE ACERO 1040 CON AUSTENIZACION COMPLETA

WILSON JAVIER PINEDA LOPEZ COD.201310245

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIOERIA METALURGICA TUNJA 2016

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LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS

TEMPLE DE ACERO 1040 CON AUSTENIZACION COMPLETA

WILSON JAVIER PINEDA LOPEZ COD.201310245

Mgs. MONICA MELGAREJO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIOERIA METALURGICA TUNJA 2016

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TABLA DE CONTENIDO

1. TAMAÑO DE GRANO ....................................................................................... 4

2. FASES PRESENTES ........................................................................................ 7

3. ANALISIS DE CARBUROS ............................................................................. 11

4. DUREZAS ....................................................................................................... 12

5. ANALISIS DE RESULTADOS GENERALES .................................................. 13

6. CONCLUSIONES ............................................................................................ 13

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 14

INFOGRAFIA ......................................................................................................... 14

4

1. TAMAÑO DE GRANO

TRANSVERSAL

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

125.5 intercepciones Imagen1.Fuente. Autor

185.5 intercepciones Imagen2.Fuente. Autor

Ni=125.5 (granos interceptados)

𝑁𝐿 =NiL

M

=125.5

500

100

= 25.1

𝐺 = (6.643856𝑙𝑜𝑔10𝑁𝐿) − 3.288= 6.01 (𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜)

Ni=185.5 (granos interceptados)

𝑁𝐿 =NiL

M

=185.5

500

100

= 37.1

𝐺 = (6.643856𝑙𝑜𝑔10𝑁𝐿) − 3.288= 7.13 (𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜)

ANÁLISIS DE RESULTADOS Se observa un tamaño de grano igual a 5.79, también como podemos observar una zona blanca similar a hojuelas de perlita. El tamaño de grano se determinó mediante norma ASTM E-1121

ANÁLISIS DE RESULTADOS Se observa que después del temple el tamaño de grano de este acero AISI 1040 cambio haciéndose más pequeño que antes del tratamiento de temple respectivamente, además de observarse mas homogeneidad entre los granos presentes, además de aparecer un nuevo micro constituyente llamado

1 Norma ASTM E112 American Society for Testing and Materials Standard Test methods for determining

Average Grain Size. Pag 9-11

5

martencita que da muy buenas propiedades físicas como dureza. El tamaño de grano se hizo mediante método de intercepción según norma ASTM E-112

Qué diferencias encontró entre el tamaño de grano antes y después del

tratamiento térmico? Se observa que efectivamente hay cambio en el

tamaño de grano pues el tamaño de grano luego del tratamiento

disminuyo, además de observarse que se homogeniza y no se ve la

diferencia entre los granos como lo es antes del tratamiento donde se

observa que los granos de perlita (zona oscura) tiende a tener granos más

gruesos y notorios que la ferrita (zona clara).

Si encontró cambios en el número de tamaño de grano después de la

aplicación del tratamiento térmico, explique metalúrgicamente por qué

sucedieron. Se produjo cambio debido al cambio brusco de temperatura,

pues cuando este acero se lleva por encima de la temperatura crítica y

teniéndolo durante cierto tiempo, se transforma en austenita, y al enfriarse

bruscamente no permite tener la trasformación adecuada imposibilitando

que crezca de forma equiaxial y esto hace que forme otro micro

constituyente en este cao martensita con propiedades y tamaño de grano

muy diferente.

LONGITUDINAL

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

6

120.5 Intercepciones Imagen3. Fuente. Autor

196.5 Intercepciones Imagen4. Fuente. Autor

Ni=120.5 (granos interceptados)

𝑁𝐿 =NiL

M

=120.5

500

100

= 24.1

𝐺 = (6.643856𝑙𝑜𝑔10𝑁𝐿) − 3.288= 5.89 (𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜)

Ni=196.5 (granos interceptados)

𝑁𝐿 =NiL

M

=196.5

500

100

= 39.3

𝐺 = (6.643856𝑙𝑜𝑔10𝑁𝐿) − 3.288= 7.30 (𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜)

ANÁLISIS DE RESULTADOS Se observa un tamaño de grano relativamente similar en ambas micrografías tanto longitudinal como transversal.

ANÁLISIS DE RESULTADOS El tamaño de grano disminuyo como se esperaba y es muy similar al determinado en la micrografía transversal.

Que diferencias encontró entre las micrografías tomadas en corte

trasversal a las tomadas en corte longitudinal?

Se observa un pequeño cambio en el tamaño de grano, además de un

pequeño cambio en la forma de estos, por lo demás también cabe resaltar

que esto es probable porque al atacar la probeta en la cara transversal

esta no alcanzo el atacado más adecuado.

Calcule en porcentaje la diferencia: La diferencia para antes del

tratamiento es de 2.01% y para después del tratamiento 2.35% esto para

las diferencias que hubo entre el tamaño de grano. Este porcentaje es

pequeño podría decirse que aceptable.

7

2. FASES PRESENTES

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

Imagen5. Fuente: Autor

Imagen6. Fuente: Autor

%𝑓𝑒𝑟𝑟𝑖𝑡𝑎 = 0,8 − 0,40

0,8 − 0∗ 100 = 50%

% 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑖𝑡𝑎 =0,40 − 0

0,8 − 0 ∗ 100 = 50%

Se observa una composición de la microestructura de mayor cantidad de martensita (mayor al 70%) pues se ve la mayor parte de la microestructura compuesta por laminas en forma de agujas, también se observa los límites de grano oscuros y algunos carburos encerrados en círculos rojos.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Según el diagrama Fe-C imagen 7 y la línea por la cual se presenta el análisis de faces se puede decir que el porcentaje de perlita es igual al de ferrita sin embargo como vemos en la micrografía no es del todo verdad este análisis. Imagen 1. Diagrama hierro carbono para hacer análisis de fases presentes

ANÁLISIS DE RESULTADOS En la micrografía a 500X se observa una fase presente que es la martensita que se encuentra en toda la masa y se presenta en forma de agujas formando un zig-zag a 60°, de igual manera se presentan carburos señalados en círculos rojos. Se puede decir que el tratamiento estuvo bien realizado, debido a que esta microestructura de martensita se presenta luego de que los aceros hayan tenido un temple.

8

Fuente. Blog Diagrama Hierro-Carbono2

Explique metalúrgicamente el tipo de trasformación de fase que se produjo

debido a la aplicación del tratamiento térmico (utilice diagrama).

El temple consiste en llevar al acero a una temperatura por encima de Ac3

(55°C aproximadamente) para trasformar la perlita y la ferrita en una

estructura de austenita y posteriormente enfriada rápidamente en agua o

aceite formando un nuevo microcostituyente (martensita) esto debido a que

la trasformación es tan rápida y brusca que no da tiempo de tomar la

microestructura anterior.

Además esta trasformación está influenciada por la temperatura de temple, el

tiempo de mantenimiento a ella y la forma de enfriamiento.

Si la temperatura de temple es demasiado alta, se forma una martensita de

agujas gruesas como consecuencia de la falta de gérmenes y lo mismo

ocurre si el tiempo de mantenimiento es demasiado largo. Durante esta

trasformación también hay cambio de estructura cristalina de FCC,

austenita, a BCT, martensita, además que la composición no ha de cambiar3

En la Imagen 8 observamos una franja oscura que se refiere a la temperatura

del diagrama Fe-C por la cual debe pasar para que haya la presencia de

austenita y se puede realizar este tratamiento correctamente. En la Imagen 9

observamos el diagrama TTT en el cual se calcula las temperaturas de

trasformación para poder realizar el temple y por último la Imagen 10 2 http://carlossaiz.blogspot.Gómez, 2012

3 Disponible en internet: http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf

9

presenta el grafico característico del temple realizado donde se muestra el

cambio brusco de temperatura en un pequeño tiempo.

Imagen 2. Sección del diagrama Hierro carbono, se muestra la zona de austenización

Fuente. Metalografía y Tratamientos Térmicos4

4 Disponible en internet: http://www.frro.utn.edu.ar_metalografia/10-Temple_y_Revenido_v2.pdf

10

Imagen 9 Diagrama TTT para un acero no aleado con 0.4% de C

.

Fuente: Tratamientos termicoos de los aceros.3

Imagen 3. Grafico del Temple realizado

Fuente. Metalografía y Tratamientos Térmicos4

11

3. ANALISIS DE CARBUROS

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

Imagen11.Fuente: Autor

Imagen12.Fuente: Autor

Antes del tratamiento no se observan carburos debido a las condiciones del tipo de acero (hipoeutectoide)

Como se puede observar hay presencia de carburos distribuidos uniformemente en la estructura.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Como es de notar en este tipo de aceros no presente carburos disueltos o no se observan en la microestructura, sin embargo se observan unos puntos que pueden ser posibles incrustaciones.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Se presentan carburos debido al rápido enfriamiento por el que las probetas pasan, pues esto hace que aparezcan átomos libres de carbono que no alcanzan a formar el constituyente que debería y que al final termina formando los carburos.

Todos los aceros presentan carburos? Explique No todos los aceros

presentan carburos generalmente presentan carburos los aceros de

alta aleación y con porcentaje de carbono mayor a 0..sin embargo a

veces se presenta en aceros con 0.3 de C y por ejemplo en nuestro

caso este acero después de pasar por un tratamiento térmico se

disuelven por la presencia da átomos libres de carbono.

12

4. DUREZAS

TRANSVERSAL

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

Imagen13.Fuente: Autor

. Imagen14.Fuente: Autor

La dureza se trabajó en escala Rockwell C con carga de 1471 N e identador de diamante y bajo norma ASTM E18-05 dando como resultado lo siguiente:

23.5 + 20.5 + 22.5

3= 22.16 𝑅𝐻𝐶

Dureza tomada según norma ASTM E18-035 (RHC)

56 + 58 + 57

3= 57 𝑅𝐻𝐶

Análisis de resultados La dureza es una dureza relativamente baja característica de este tipo de aceros.

Análisis de resultados Se observa que al cambiar la microestructura luego del tratamiento se obtuvo una dureza mayor tal y como debe ser pues la martensita es uno de los microcostituyentes más duros.

5 Norma ASTM E18 American Society for Testing and Materials Standard This test method describes the setup and procedure for

determining the Rockwell Hardness.

13

Explique metalúrgicamente y/o físicamente el cambio de durezas (si

se presenta) en el acero después de la aplicación del tratamiento

térmico y su influencia en las propiedades mecánicas del material.

La dureza cambia debido al cambio alotrópico que presenta el acero

en el proceso de temple pues por encima de la temperatura A3 la

estructura del hierro pasa toda a austenita y al enfriarse rápidamente

evita la nariz de transformaciones que se ve en el diagrama TTT y

esto hace que pase a martensita y la martensita es más dura que la

ferrita y la perlita que son los microconstituyentes de este tipo de

acero en condiciones normales. Además que aparecen algunos

carburos y el tamaño del grano es más pequeño y esto ayuda a

mejorar su dureza.

5. ANALISIS DE RESULTADOS GENERALES

Se puede observar que el temple se llevó acabo correctamente, pues las

propiedades del acero cambiaron como se pretendía. También se observa que el

temple en salmuera es mejor que en agua sola pues es menos probable que

aparezcan grietas.

Durante la práctica al hacerse el ensayo o tratamiento dos veces se observó y

comparo la diferencia que hay cuando se deja el tiempo necesario, además de

que el temple también se hizo en agua y esto produjo grietas en las probetas, así

también como un cambio en durezas en el ensayo erróneo que se hizo pero no se

anexa en el presente ensayo debido a que como se mencionó antes estaba mal

hecho.

6. CONCLUSIONES

Se llevó acabo un tratamiento de temple adecuado pues los

resultados fueron los esperados.

14

El tratamiento con agua y sal es mejor porque cuando se hizo este

no hubo grietas como en sola agua.

El temple hace que los aceros aumenten su dureza y disminuya el

tamaño de granos.

BIBLIOGRAFÍA

Norma ASTM E112 American Society for Testing and Materials Standard Test methods for determining Average Grain Size.

Norma ASTM E18 American Society for Testing and Materials Standard This test method describes the setup and procedure for determining the Rockwell Hardness

INFOGRAFIA

http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf

http://carlossaiz.blogspot.com.co/2012/12/diagrama-hierro-carbono.html

http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/10-

Temple_y_Revenido_v2.pdf. (s.f.). Obtenido de http://www.frro.utn.edu.ar

15

Tratamientos Térmicos de los aceros ( Obtenido de

http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf.