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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
2
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
3
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.
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