TRATAMIENTOS TERMICOS A LOS ACEROS

(INFORME DE LA PRÁCTICA)

DIANA ROCIO ACERO BAEZ 201120671

JORGE LUIS MALAVER JIMENEZ 201111461

CHRISTIAN YESID SUAREZ HERNANDEZ 201111421

DIEGO LORENZO LOPEZ SADOVAL 201110429

INFORME PRESENTADO A: ING. LUIS ANTONIO SANDOVAL ALVAREZ

EN LA MATERIA METALES Y TRATAMIENTOS TERMICOS

UNIVERSIDA PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

SECCION DUITAMA

2013

TRATAMIENTOS TERMICOS A LOS ACEROS

(INFORME DE LA PRÁCTICA)

DIANA ROCIO ACERO BAEZ 201120671

JORGE LUIS MALAVER JIMENEZ 201111461

CHRISTIAN YESID SUAREZ HERNANDEZ 201111421

DIEGO LORENZO LOPEZ SADOVAL 201110429

UNIVERSIDA PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA

SECCION DUITAMA

2013

INTRODUCCIÓN

En el proceso de formación de un Ingeniero Electromecánico, es muy importante el conocimiento de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, ya que ésta proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y económicos. Los Tratamientos Térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de propiedades mecánicas adecuadas necesarias en determinados procesos de producción. Este laboratorio es realizado con el fin de conocer y relacionarse con los ensayos de Tratamientos Térmicos realizados sobre piezas metálicas, y así, estar en capacidad de medir las propiedades obtenidas al realizar este proceso, tales como cambios en la dureza del material y efectos sobre el material, entre otros. De igual forma, también tiene por objetivo desarrollar habilidades para manejar los instrumentos requeridos en la práctica tales como el durómetro y el horno para el calentamiento de las piezas.

OBJETIVOS Los objetivos que persigue la correcta realización de esta práctica son: • Comprender la importancia que tienen las propiedades de los materiales en el momento de su utilización, pues de ellas depende la forma de procesar y manejar dichos materiales. • Poder diferenciar tres de los diferentes tipos de Tratamiento Térmico (Temple, Revenido y Recocido). • Conocer el procedimiento que se sigue para realizar el Temple como tratamiento térmico, y estar en capacidad de realizarlo. • Conocer el procedimiento mediante el cual se desarrolla el tratamiento térmico de revenido, y estar en capacidad de realizarlo. • Conocer el procedimiento que se tiene para realizar el tratamiento térmico de recocido, y estar en capacidad de realizarlo. • Conocer el funcionamiento del durómetro, las unidades de dureza que maneja, la forma en que se programa de acuerdo al material, y en sí, familiarizarse con el manejo del aparato.

MARCO TEÓRICO

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Operación de calentamiento hasta una temperatura.Permanencia de dicha temperatura a un tiempo determinado dependiendo del tamaño de la pieza y enfriamiento a una velocidad controlada que se hace a los metales y aleaciones en estado sólido para cambiar su estructura o constituyentes y obtener las propiedades deseadas: dureza, tenacidad, ductilidad, maleabilidad, etc.

TEMPLE

Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con una velocidad mínima llamada "crítica". El temple es una condición que se produce en el metal o aleación por efecto del tratamiento mecánico o térmico impartiéndole estructuras y propiedades mecánicas características.

Los procedimientos térmicos que aumentan la resistencia a estas aleaciones son el tratamiento térmico en solución y el envejecimiento.

REVENIDO

Es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a éste. Al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado".

El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

Los fines que se consiguen con este tratamiento son los siguientes:

Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mínima fragilidad. Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple. Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas produciendo los

siguientes efectos: Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza. Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de

tenacidad; resiliencia.

RECOCIDO

Con este nombre se conocen varios tratamientos cuyo objetivo principal es "ablandar" el acero para facilitar su mecanizado posterior. También es utilizado para regenerar el grano o eliminar las tensiones internas.

Se debe tener en cuenta que los recocidos no proporcionan generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero y casi siempre el material sufre un tratamiento posterior con vistas a obtener las características óptimas del mismo.

Cuando esto sucede el recocido se llama también "tratamiento térmico preliminar" y al tratamiento final como "tratamiento térmico de calidad".

NORMALIZADO

Un tratamiento térmico en el cual las aleaciones porosas se calientan hasta aproximadamente 100F sobre el rango crítico, sosteniendo esa temperatura por el tiempo requerido, y enfriándola a la temperatura del medio ambiente.

Con este tratamiento se consigue afinar y homogeneizar la estructura.

Este tratamiento es típico de los aceros al carbono de construcción de 0.15% a 0.60% de carbono.

A medida que aumenta el diámetro de la barra, el enfriamiento será más lento y por tanto la resistencia y el límite elástico disminuirán y el alargamiento aumentará ligeramente. Esta variación será más acusada cuanto más cerac del núcleo realicemos el ensayo.

ANÁLISIS METALOGRAFICO

La metalografía microscópica estudia las características estructurales y de constitución de

los productos metalúrgicos con la ayuda del microscopio metalográfico, para relacionarlos

con sus propiedades físicas y mecánicas. La parte más importante de la metalografía es

el examen microscópico de una probeta pulida y atacada empleando aumentos que con el

microscópio óptico oscilan entre 100 y 2000X.

El examen microscópico proporciona información sobre la constitución del metal o aleación, pudiéndose determinar características tales como forma, tamaño, y distribución de grano, inclusiones y microestructura metalográfica en general. La microestructura puede reflejar la historia completa del tratamiento mecánico o térmico que ha sufrido el metal.

La preparación defectuosa de las probetas puede arrancar las inclusiones importantes, destruir los bordes de grano, revenir un acero templado o en general, originar una estructura superficial distorsionada que no guarda ninguna relación con la superficie representativa y características del metal.

El análisis metalográfico comprende las siguientes etapas:

1. Selección de la muestra.

2. Toma o corte de la muestra.

3. Montaje y preparación de la muestra.

4. Ataque de la muestra.

5. Análisis microscópico.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

PASOS A SEGUIR

I. Pulido de las probetas según indicaciones así:

Lija 100

Lija 200

Lija 300

Lija 400

Lija 500

Lija 600

Lija con pañuelo

La probeta que le correspondió a nuestro grupo fue la 10-45.

II. Ataque con ácido nítrico, con un porcentaje de: 97%: agua y 3%: ácido nítrico.

III. Foto Metalográfica.

IV. Ensayo de dureza.

DESARROLLO DE LOS PASOS A SEGUIR

Maquina Lijadora.

Probetas 10-45, con tratamiento de temple.

Maquina de Pulimento.

Probetas listar para recibir tratamiento en el horno.

Probetas listas para comenzar tratamiento.

ll. Ácido nítrico (nital)

97% de agua y 3% de acido nítrico.

Resalta los diversos constituyentes estructurales y el contorno de los granos de los aceros no aleados. Pone en manifiesto las uniones de los granos de ferrita, la perlita se ennegrece y la cementita se mantiene blanca.

III. Foto Metalográfica.

Probeta 1020

Probeta 1040

Probeta 4140

Muestra.

Revenido.

IV. Ensayo de dureza.

PROBETA 4140 Rockwell-C

28,5

25

46

58,5

60

56

20

20

20

PROBETA 1020

11

15,5

13

45

50

46

17

18

23

PROBETA 1040

27,5

29

24,5

17

8

17

12,5

17

13

PROBETA O1

19

15

14

15

15

10

20,5

24

19

Temple

RESULTADOS PRUEBA DE DUREZA

Muestra

Temple

Revenido

Muestra

Revenido

Revenido

Muestra

Temple

Revenido

Muestra

Temple

CONCLUSIONES

1. La observación metalográfica junto con la medición de dureza, constituyen una

herramienta de control y análisis fundamental, cuando se realizan tratamientos

térmicos. En el caso particular del normalizado sirve para controlar el avance de

perlita en la matriz a medida que aumenta el tiempo de sostenimiento a la

temperatura de austenización.

2. En los resultados se puede observar que para todos los procesos, la probeta

enfriada al aire desde la temperatura de austenización (900°C) presenta una

dureza entre 280 HB y 320 HB.

3. Con la foto metalográfica podemos establecer que la cementita va transformando

su forma globular. Esta globalización se da por zonas de mayor o menor grado.

4. En general los diferentes aceros presentan una estructura homogénea constituida

por granos de ferrita o austenita, ambas fases reforzados por la dispersión de

carburos. La excepción, la constituye el acero al carbono ASME SA 192, el cual no

presenta dispersión de carburos micro aleado.

5. En los aceros inoxidables de los paneles correspondientes a la zona E, la fase

austenita mantiene su estructura original sin la eliminación de maclas del proceso

de conformado por efecto térmico prolongado.

6. El crecimiento de granos que ha experimentado el acero de los tubos en la zona

D, sector curva, por exposición prolongada a mayores temperaturas en el período

de un año desde la inspección anterior es muy leve.