LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS
RECOCIDO CON AUSTENIZACIN COMPLETA ACERO AISI 1045
CALDERN OROZCO KENNY ANDREA 201220213
UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE METALURGA
TUNJA 2015
2
1. MICROGRAFIAS TOMADAS
1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO
Las micrografas muestran zonas muy oscuras delineadas suavemente por
una pelcula de una fase clara, se observan granos redondos y bien
formados.
Las micrografas muestran de manera muy eficiente la formacin de los
granos; en especial, en la micrografa de 500X se aprecia de manera muy
clara y precisa el delineamiento de la zona oscura por la pelcula fina de la
zona clara.
Micrografa N 1: Seccin Longitudinal
de acero 1045 a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 2: Seccin Longitudinal
de acero 1045 a 500 Tomada por:
Autor
Micrografa N 3: Seccin Transversal
de acero 1045 a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 4: Seccin Transversal
de acero 1045 a 500X
Tomada por: Autor
3
1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN COMPLETA
Las micrografas muestran zonas oscuras y claras, se observan granos
grandes. En comparacin con las micrografas tomadas del acero sin
tratamiento se encuentran granos muy separados por la fase clara.
Se observa la separacin de grano ms notable que sin el tratamiento; lo
cual quiere decir que tiende a observarse con ms facilidad los lmites de
grano (zonas oscuras y claras).
Micrografa N 5: Seccin Longitudinal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 6: Seccin Longitudinal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 500X
Tomada por: Autor
Micrografa N 7: Seccin Transversal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 8: Seccin Transversal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 500X
Tomada por: Autor
4
2. TAMAO DE GRANO
2.1. TRANSVERSAL
ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO
NUMERO DE TRAMAO DE
GRANO: 6 NUMERO DE TAMAO DE
GRANO: 5
2.1.1. CALCULOS SECCIN TRANSVERSAL
2.1.1.1. ACERO AISI 1045
Gracias a la delineacin clara que se genera alrededor de la zona
oscura, es sencillo determinar el nmero de grano al cual pertenece el
acero 1045 sin tratamiento trmico utilizando la micrografa N 3 y por
mtodo de comparacin, tiene un nmero de grano 6. (Como lo
muestra la figura N 1).
Es decir, de acuerdo con la tabla 4 de la norma ASTM E112, el
dimetro de grano promedio es de 0.0449mm, caracterstico de un
material duro.
Micrografa N 3: Seccin Transversal de
acero 1045 a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 7: Seccin Transversal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 100X
Tomada por: Autor
5
Figura N 1: Tamao de grano corte transversal acero 1045 sin tratamiento
por mtodo de comparacin
2.1.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN
COMPLETA
Para determinar el nmero de tamao de grano para el acero
1045 recocido con austenizacin; se utiliz la micrografa N 7 y
el mtodo de comparacin, segn lo muestra la figura N 2.
El material estudiado tiene un nmero de tamao de grano N 5 y
segn la tabla N 4 de la norma ASTM E112 el dimetro de grano
promedio es 0.0635 mm. Su dureza ser menor que el acero sin
el tratamiento.
6
Figura N 2: Tamao de grano corte transversal acero 1045 recocido con
austenizacin completa por mtodo de comparacin
2.1.2. ANALISIS DE RESULTADOS
Al comparar las dos micrografas utilizadas para la determinacin del
nmero de tamao de grano; se pudo observar que hubo un
crecimiento de grano en el acero que fue sometido al tratamiento, ya
que el nmero de grano del acero sin tratamiento fue de 6 y del acero
recocido fue de 5.
Cabe resaltar que este fue un resultado exitoso ya que con el recocido
se desea recuperar el tamao de grano original, eliminar tensiones, y
homogenizar el grano. Tambin este tratamiento se utiliza para
ablandar el material y se dice que, el tamao de grano es
inversamente proporcional a la dureza; ya que un material es ms duro
entre el tamao de grano sea ms fino.
7
2.2. LONGITUDINAL
ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO
NUMERO DE TRAMAO DE GRANO: 6
NUMERO DE TAMAO DE GRANO: 5
2.2.1. CALCULOS SECCIN LONGITUDINAL
2.2.1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO TERMICO
Para determinar el nmero de tamao de grano para el acero
1045 sin tratamiento; se utiliz la micrografa N1 y el mtodo de
comparacin, segn lo muestra la figura N 3.
El material estudiado tiene un nmero de tamao de grano N 6 y
segn la tabla N 4 de la norma ASTM E112 el dimetro de grano
promedio es 0.0449mm. Teniendo como resultado el mismo
tamao de grano que con el corte transversal.
Micrografa N 1: Seccin Longitudinal
de acero 1045 a 100X
Tomada por: Autor
Micrografa N 5: Seccin Longitudinal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 100X
Tomada por: Autor
8
Figura N 3: Tamao de grano corte longitudinal acero 1045 sin tratamiento por mtodo de
comparacin
2.2.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN
COMPLETA
Para determinar el nmero de tamao de grano para el acero
1045 recocido con austenizacin; se utiliz la micrografa N 5 y el
mtodo de comparacin, segn lo muestra la figura N 4.
El material estudiado tiene un nmero de tamao de grano N 5 y
segn la tabla N 4 de la norma ASTM E112 el dimetro de grano
promedio es 0.0635 mm. Su dureza ser menor que el acero sin el
tratamiento; cabe resaltar que al ser longitudinal se puede
observar el estiramiento de los granos por la deformacin a la que
fue sometida.
9
Figura N 4: Tamao de grano corte longitudinal acero 1045 recocido con austenizacin
completa por mtodo de comparacin
2.2.2. ANALISIS DE RESULTADOS
Al comparar las 2 micrografas longitudinales se pudo observar la
separacin y alargamiento de granos producto de las deformaciones al
cual fue sometido; se observ que la micrografa del acero 1045
recocido con austenizacin completa los granos se encuentran
unidireccionales u homogneos, adems se encuentran ms
separados por la fase clara
Se puede observar en la micrografa de acero 1045 sin tratamiento los
granos no son unidireccionales; adems de que el tamao de grano es
menor teniendo este una mayor dureza que el acero 1045 recocido con
austenizacin completa; ya que la dureza es inversamente
proporcional al tamao de grano.
Por ltimo el tamao de grano de ambas micrografas comparadas con
las transversales resulto ser el mismo.
10
3. FASES PRESENTES
3.1. CALCULOS
3.1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO1
1 Tomado de: ASM Metals Handbook Volume 09. Metallography And Microstruct. Carbon and Alloy Steels.
Figura 130. Pg. 327.
ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO
Micrografa N 2: Seccin Longitudinal
de acero 1045 a 500 Tomada por:
Autor
Micrografa N 6: Seccin Longitudinal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 500X
Tomada por: Autor
Micrografa N 2: Seccin Longitudinal
de acero 1045 a 500 Tomada por:
Autor
Mismo acero de la figura 130 a 500X
atacado con picral. La estructura es
perlita (gris) con una red o lmite de
grano de ferrita (blanco) y un par de
placas de ferrita.1
Ferrita
Ferrita Perlitica
Perlita
Perlita
Ferrita
11
El acero 1045 cuenta dentro de su microestructura con ferrita y
perlita. La ferrita es la zona luz o zona clara y la perlita la zona
oscura. En esta microestructura contamos con una fase nueva, la
ferrita perlitica; es difcil de visualizar porque se presenta como
agujas finas y delgadas dentro de la perlita, formando una estructura
parecida a una huella digital, y es posible presenciarla slo a
aumentos grandes.
3.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN
COMPLETA2
El acero 1045 con recocido cuenta dentro de su microestructura con
ferrita y perlita. La ferrita es la zona luz o zona clara y la perlita la
zona oscura. Los granos de austenita se convierten en perlita al
enfriarse como se puede observar en la micrografa.
2 Tomado de: ASM Metals Handbook Volume 09. Microstructures of Carbon and Low-Alloy Steel Castings.
Figura N 19. Pag 419
Figura N 19: Acero 1045 recocido con
austenizacin a 900 C por 5 h y
enfriado dentro del horno durante 10 h
a temperatura ambiente. La estructura
consiste de bloques de ferrita y ferrita
en los lmites de grano que antes eran
de austenita y ahora son una matriz de
perlita (zona oscura). Atacada con 5%
nital; a 100
Micrografa N 7: Seccin Transversal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 100X
Tomada por: Autor
12
3.2. ANALISIS DE RESULTADOS
Al comparar las fases que se encuentran en las microestructuras se
encuentran los mismo constituyentes tanto en la probeta de tratamiento
trmico como la que no tiene tratamiento trmico, la gran diferencia radica
que en la probeta sin tratamiento trmico se encontr en su
microestructura granos de ferrita perlitica (granos en forma de agujas finas
y delgadas incrustados en la perlita). Con el recocido de austenizacin
completa se busc regenerar la estructura que presentaba el acero sin
tratamientos trmicos llevando a una temperatura de trasformacin
completa de los constituyentes a austenita, y luego de un enfriamiento
continuo obtenemos una estructura ms homognea.
13
4. DUREZAS
4.1. TRANSVERSAL
ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO
CLASIFICACION DUREZAS
Dureza 1: 20 HRC Dureza 2: 20.5 HRC Dureza 3: 22.5 HRC Promedio: 21 HRC
CLASIFICACION DUREZAS
Dureza 1: 50 HRB Dureza 2: 52 HRB Dureza 3: 52 HRB Promedio: 51.3 HRB
4.1.1. ANALISIS DE RESULTADOS
Al comparar las durezas obtenidas se puede decir que la dureza
disminuyo notablemente en el acero 1045 recocido con austenizacin
completa; debido a que el acero sin tratamiento tiene una dureza
promedio de 21 HRC y al recibir el tratamiento trmico se obtuvo una
dureza de 50 HRB, y esta escala es utilizada para materiales blandos
ya que la HRC no determinada un valor acertado.
Este ablandamiento del acero 1045 se debe a que al realizarse el
recocido su objetivo principal es ablandar el material.
14
5. CARBUROS
ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO
No se encuentra presencia de carburos debido a que estos se producen en microestructuras con alto contenido de carbono (0,89% C) los denominados
aceros hiperetectoides. Los carburos suelen ser de color blanco brillante y se diferencian de la cementita ya que esta no brilla al microscopio
Micrografa N 8: Seccin Transversal
de acero 1045 recocido con
austenizacin completa a 500X
Tomada por: Autor
Micrografa N 4: Seccin Transversal
de acero 1045 a 500X
Tomada por: Autor
15
6. ANALISIS DE RESULTADOS GENERAL
El recocido es un tratamiento trmico cuya finalidad es el ablandamiento, la
recuperacin de la estructura o eliminacin de tensiones internas. Cualquier metal
que haya sido tratado tiene como resultado una alteracin de las propiedades
fsicas del mismo.
La deformacin plstica que ha sufrido un metal provoco la operacin de
esfuerzos internos que distorsiona la red cristalina incrementando la dureza y
disminuyendo la ductilidad del metal. Esto se puede notar en las micrografas N 1,
2, 3, 4; las cuales fueron tomadas antes del tratamiento trmico y en donde se
encuentran granos heterogneos productos de los esfuerzos y deformaciones a
que fueron sometidos.
Tras el recocido se pudo obtener una recristalizacin la cual tuvo como fin ltimo
el refinar el tamao de grano, eliminando tensiones internas y disminuyendo la
heterogeneidad estructural; observndose en la micrografa N 7 granos ms
homogneos
Al comparar el tamao de grano obtenido en el acero 1045 sin tratamiento y con
recocido con austenizacin completa (segn numeral N 1), se not un crecimiento
de grano de 0.0186 mm. El crecimiento del grano ocurre debido al proceso de
reorientacin de los granos adjuntos y esto se encuentra en funcin del tiempo y la
temperatura (conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye
produciendo un incremento en la rapidez de crecimiento del grano).
El acero 1045 recocido con austenizacin completa tuvo una baja dureza (como
se registra en el numeral N 4) debido a que si se favorece una nucleacin lenta y
el crecimiento del grano es rpido; el tamao del grano ser grueso y se obtendr
como resultado que el metal disminuye su tenacidad, dureza y su maquinabilidad y
en cambio aumenta su ductilidad.
Como nuestro calentamiento fue hasta llegar a la regin austenitica se logr que
los granos de ferrita se transformaran en pequeos granos de austenita de forma
tal que toda estructura presentada fuera de pequeos granos austeniticos.
Llevando luego este metal por medio de un enfriamiento apropiado se observara
que la microestructura se encuentra presente pequeos granos de ferrita
proeutectoides y pequeas reas de perlita laminar gruesa. (Resultado observado
en las fases presentes numeral N 3).
16
7. DESARROLLO DE PREGUNTAS
7.1. Qu influencia tiene el tratamiento trmico de recocido con
austenizacin completa en el tamao de grano de la microestructura
de un acero?
Al ablandar el material implica la regeneracin de su microestructura o
simplemente, la eliminacin de tensiones internas, consisten en
calentamientos a temperaturas adecuadas, seguidos generalmente de
enfriamientos lentos. En este caso la temperatura se eleva para lograr la
recristalizacin de la microestructura, lo que genera la formacin de
nuevos granos que reemplazan estructuras previas de granos grandes o
deformados.3
7.2. Cmo se clasifican los recocidos en los aceros y que influencia tiene
cada uno en el tamao de grano y fases de la microestructura de un
acero?
Las diferentes clases de recocidos que se emplean en la industria se
pueden clasificar en tres grupos: recocidos con austenizacion completa,
recocidos subcriticos o recocidos con austenizacion incompleta.
Recocidos con austenizacion completa o de regeneracin: en
este caso el calentamiento se hace a una temperatura ligeramente
ms elevada que la crtica superior y luego el material se enfra muy
lentamente. Sirve para ablandar el acero y regenerar su estructura.
Recocidos subcriticos: el calentamiento se hace por debajo de la
temperatura critica inferior, no teniendo tanta importancia como en el
caso anterior la velocidad de enfriamiento, pudiendo incluso enfriarse
el acero al aire sin que se endurezca. Por medio de este tratamiento
se eliminan las tensiones del material y aumenta su ductilidad.
a. Recocidos de ablandamiento: Su principal objeto es
ablandar el acero por un procedimiento rpido y econmico.
Con este tratamiento no se suelen obtener las menores
durezas, pero en muchos casos se consiguen superficies para
3 //http: www.sudosilo.com_content&view=article&id//
17
mecanizar perfectamente los materiales. El proceso consiste
en calentar el acero hasta una temperatura, que siendo inferior
a la crtica Ac1, sea lo ms elevada posible y enfriar luego al
aire.
b. Recocido contra acritud: Se efecta a temperaturas de 550
a 650 y tiene por objeto aumentar la ductilidad de los aceros
de poco contenido de carbono (menos de 0,40%) estirados en
frio. Con el calentamiento a esa temperatura, se destruye la
cristalizacin alargada de la ferrita, apareciendo nuevos
cristales polidricos ms dctiles que los primitivos, que
permiten estirar o laminar nuevamente el material sin
dificultad. El enfriamiento se suele hacer al aire.
c. Recocido subcritico globular: Se someten los aceros a un
calentamiento a temperaturas inferiores pero prximas a la
crtica Ac1, debiendo luego enfriarse el acero lentamente en el
horno.
Recocidos de austenizacion incompleta (globulares): Son
tratamientos que se suelen dar a los aceros al carbono o aleados, de
ms de 0,50% de carbono, para ablandarlos y mejorar su
maquinabilidad. Consisten en calentamientos prolongados a
temperaturas intermedias entre la crtica superior y la inferior,
seguidos siempre de un enfriamiento lento. El fin que se persigue con
estos recocidos es obtener la menor dureza posible una estructura
microscpica favorable para el mecanizado de las piezas. Por medio
de estos tratamientos se consigue con bastante facilidad en los
aceros hipereutectoides que la cementita y los carburos de aleacin
adopten una disposicin ms o menos globular que da para cada
composicin una dureza muy inferior a cualquier otra
microestructura, incluso la perlita laminar.4
4 APRAIZ BARREIRO, Jos. Tratamientos trmicos de los aceros, pag 68-70
18
7.3. Qu influencia tiene un tratamiento trmico de recocido en las
propiedades de un material?
Aumento del tamao de grano: El recocido de los aceros de bajo y
medio carbono se efecta por calentamientos unos 20-50 oC por
encima de la temperatura de transformacin. Bajo estas temperaturas
se verifica la transformacin del hierro alfa a hierro gamma y la
formacin de una gran cantidad de granos pequeos de austenita,
independientemente del tamao original de los granos de ferrita o
perlita. El enfriamiento ulterior de piezas con grano pequeo de
austenita conduce a la formacin de granos ms grandes de ferrita y
perlita.
Obtencin de una estructura equilibrada y ms blanda.
Modificacin de la estructura en piezas fundidas: Las estructuras
fundidas, muy a menudo suelen ser de grano grueso y la fase
sobrante.
Eliminacin de las segregaciones dendrticas: El recocido para
eliminar la segregacin dendrtica que surge durante la solidificacin
de los lingotes, se denomina recocido de homogenizacin.
Generalmente este recocido se logra durante el calentamiento de los
lingotes para su tratamiento por presin en la fabricacin de piezas en
caliente. La homogenizacin exige una temperatura muy alta (unos
1000-1100 oC) y una permanencia larga (15 o ms horas). Durante
este recocido es inevitable el crecimiento del grano, el aumento de
este se realiza despus por medio de un recocido de recristalizacin.
7.4. Con que fin se aplica un tratamiento trmico de recocido a un
material?
El recocido de un material se hace para mejorar las propiedades y
caractersticas de los aceros como el cambio en su microestructura
aumentando el tamao de grano de la pieza, disminuyendo su dureza,
mejorando su ductilidad y maquinabilidad para su mecanizado.5
5 APRAIZ Barreiro, Jos. Tratamientos trmicos de los aceros. Editorial Dossat Octava edicin. Espaa 1984.
19
7.5. Elabore un diagrama de temperatura con respecto a tiempo, aplicando
los datos del TT de recocido con austenizacin completa que usted
realiz.
0
200
400
600
800
1000
1200
0 100 200 300 400 500 600 700
Temperatura (C)
Tiempo (minutos)
Diagrama de Temperatura (C) vs tiempo (t)
Periodo de enfriamiento lento
Periodo de Austenizacin
20
8. CONCLUSIONES
Se pudo determinar que a partir del recocido de austenizacion completa en el
acero AISI 1045 se pudieron cambias sus propiedades mecnicas, dando as
una mayor ductilidad y dndole un alivio de tensiones dadas por su produccin
antes del tratamiento.
Determinamos que en el acero AISI 1045 la lectura de la temperatura nos
indica aproximadamente 820c pero como indica a la temperatura de recocido
le debemos dar un aumento de 20 a 40c por encima de la temperatura crtica
superior leda para el recocido.
Se pudo determinar un crecimiento en la proporcin ferrita perlita, ya que en la
probeta con tratamiento los granos que se observaron, los granos de ferrita
estaban en proporciones ms grandes y casi iguales a los granos de perlita y
teniendo en cuenta que la ferrita es ms blanda que la perlita podramos
deducir que la ductilidad del material aumenta de alguna forma
El tratamiento trmico que se realiza en el material uno de los pasos
primordiales para que pueda obtener las propiedades mecnicas para las
cuales est creado.
Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos,
el tamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura
con un interior dctil.
21
9. BIBLIOGRAFIA
GROVER, Mikell P. Fundamento de manufactura moderna: Materiales,
Procesos y Sistemas. Ed. Pearson Education. 1997. Pg. 124.
DUBOX, Eduardo J. Prcticas de metalografa.
ASM Handbook. Metallography and Microstructures. Vol 9. Ed. 9. 1985.
AVNER, Sydney. Introduccin a la metalurgia fsica. Ed. 2. 1988.
SMITH, William F. & HASHMEI, Javad. Fundamentos de la ciencia e
ingeniera de materiales. 4. Ed.
ASKELAND, Donald. Ciencia e ingeniera de los materiales. Ed. 3.
Top Related