miguelektor

5/9/2018 miguelektor - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/miguelektor 1/11

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NUCLEO DE ANZOATEGUI

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA FABRICACION MECANICA

TRABAJO DE METALURGIA II



Introducción

El diagrama de hierro-carbono utilizado para especificar varias fases

como la cementita , ferrita , perlita y austenita es de poco valor en elestudio de los aceros enfriados bajo condiciones de equilibrio. Muchos

metalurgistas se dieron cuenta de que el tiempo y la temperatura de latransformación de la austenitatenía una profunda influencia en los

productos de transformación y las subsecuentes propiedades del acero.Sin embargo, a esto no se le dio base científica hasta que Bain yDavenport, destacados metalurgistas de UnitedStates Steel

CorporationResearchLaboratory, publicaron su obra sobre el estudio de

la transformación de la austenita a temperatura constante subcritica, Eneste trabajo se utiliza una representación llamada la curva de la S , en elcual se representa la temperatura , tiempo y transformación de la

austenita.



Curva de la S.

1. Explique que es la curva de la S en los aceros.

Para el estudio de los tratamientos térmicos , principalmente el temple ,

normalizado y recocido de los aceros , es muy interesante larepresentación gráfica ideada por Bain y Davenport llamada por unos lacurva de la S , debido a su forma característica, y por otros diagrama o

curva TTT (temperatura , tiempo , transformación ) y también diagrama

de transformaciones isotérmicas de la austenita , que señala a diversas

temperaturas , el tiempo necesario para que se inicie y complete laisotérmica transformación de la austenita en otros constituyentes.

Estas curvas se pueden determinar estudiando el proceso detransformación de la austenita a temperatura constante. Los ensayos se

realizan con una serie de probetas de acero de pequeñas dimensiones quese calientan a una temperatura ligeramente superior a la crítica Ac3óAccm;

luego, se introducen en un baño de sales o de metal fundido,

consiguiéndose después de cierto tiempo de permanencia del acero a esatemperatura, la transformación de la austenita. El ensayo se completaefectuando otras experiencias en baños de sales o de metales fundidos, atemperaturas variables desde 720°, hasta la temperatura ambiente.

2. Explique cuáles son los métodos utilizados para la determinación de lacurva de la s.

Métodos Utilizados para la Determinación de las Curvas de las S o

diagrama de transformación Isotérmica (TTT).AL hablar directamente sobre la determinación de las curvas podemosdecir que: Consiste en preparar unas muestras y realizarle tratamiento

térmico; estas curvas se determinan mediante intervalos de tiempo y

temperaturas subcriticas, se estudia la transformación de la propiedadesmacroscópica de los aceros. La sección transversal de la muestra a usar



tiene que ser pequeña para que reaccionen rápidamente los cambios de

temperatura, repetir el tratamiento a diferentes temperaturas hasta

obtener suficientes grupos para graficar las curvas pertinentes.

Los pasos que generalmente se siguen para determinar un Diagrama deTransformación Isotérmica o curvas de las S.

Paso 1. Se Prepara un gran número de muestras cortadas de la mismabarra. Un método para manejar las pequeñas muestras durante el

tratamiento térmico consiste en pasar un alambre por un agujero en lamuestra. La sección transversal tiene que ser pequeña para que reaccionerápidamente a los cambios de temperatura.

Paso 2. Se coloca las muestras en un horno o en un baño de sal fundida ala temperatura de austenización adecuada. Para un acero 1080

(eutectoide), esta temperatura es de aproximadamente 1425 °F. Se deben

dejar a la temperatura dada por un tiempo suficiente para que lleguen aser austenita completa.

Paso 3.Se coloca las muestras en un baño de sal fundida que se mantengaa una temperatura constante subcritica (temperatura por debajo de lalínea Ae1) por ejemplo 1300 °F:

Paso 4. Después de variar los intervalos de tiempo en el baño de sal cadamuestra se templa en agua fría o en salmuera enfriada con hielo.

Paso 5. Después del enfriamiento, a cada muestra se le toma la dureza y se

estudia microscópicamente.

Paso 6. Los pasos anteriores se repiten a diferentes temperaturas

subcriticas hasta que se determinan suficientes puntos para graficar las

curvas del diagrama.



3. Como influye la composición, tamaño de grano tamaño de las piezas y

medio de enfriamiento en el temple de los aceros.

-Influencia de la composición.-

Conociendo la curva S de enfriamiento continuo de un acero, se puededeterminar su velocidad crítica de temple, ya que es precisamente la

correspondiente a la línea de enfriamiento tangente a la nariz de la curvaS.Para conseguir un temple perfecto y una estructura totalmente

martensítica, la velocidad de enfriamiento del hacer deberá ser superior ala tangente citada anteriormente. La influencia que los diversoselementos de aleación ejercen en el temple es, en general, disminuir la

velocidad critica de temple producto del desplazamiento de la curva S

hacia la derecha al aumentar el % de elementos aleantes.Las siguientescurvas S , se reflejan claramente la influencia de la composición y elporcentaje de E.A. sobre la velocidad critica de temple.

-Influencia del tamaño de grano.-

El tamaño de grano modifica la situación y forma de la curva S,

modificándose, por lo tanto, la velocidad crítica de temple. En aceros deigual composición, las velocidades críticas de temple de los aceros degrano grueso son menores que las velocidades críticas de temple de losaceros de grano fino.

-Influencia del tamaño de las piezas:

El volumen y espesor de las piezas tiene gran importancia en el temple de

los aceros. Si estudiamos el enfriamiento en agua de un cilindro que ha

sido calentado a alta temperatura, fácilmente se comprende que la capaexterior del acero, que está en contacto con el líquido, es la que se enfría

primero y más rápidamente. La capa siguiente se enfría con menorrapidez pues el calor no se transmite directamente al líquido sino quedebe atravesar primero la capa superficial del acero, y esta capa tiene una

conductibilidad bastante limitada. Una tercera capa del acero, situada más



al centro de la pieza, se enfría aún más lentamente, pues cuanto más al

interior se encuentra, más difícil en la transmisión de calor, se hace cada

vez con más dificultad, ya que tiene que atravesar mayor capa de metal.Se comprende fácilmente también, que las velocidades de enfriamiento en

el interior de los perfiles delgados serán mucho mayores que en losgruesos, y que las velocidades en la superficie y en el interior de los

redondos de acero de diversos diámetros variarán mucho de un caso a

otro.

-Influencia del medio de enfriamiento.-

El medio de enfriamiento junto con el tamaño y forma de la pieza son los

factores que deciden la velocidad de enfriamiento de las piezas de acero

en los tratamientos térmicos. Con el enfriamiento en agua salada muyagitada, se consiguen las mayores velocidades, y enfriando la pieza dentrodel horno, se obtienen las menores. Con enfriamientos en aceite, al aire,

en sales, etc., se consiguen velocidades intermedias, pudiendo elegirseentre todos ellos el medio que mejor cumpla las condiciones de

enfriamiento deseadas en cada caso.

4. En que consiste el ensayo de Jominy

Este ensayo consiste en templar en condiciones determinadas el extremode una probeta cilíndrica de acero. La probeta más utilizada, que se

considera como normal, es una barra de 25mm de diámetro y 100mm delongitud, que se lleva en extremo que no se templa un reborde de 3mm x3mm, aunque también se emplean probetas totalmente cilíndricas

utilizando para suspenderlas una arandela especial de acero refractario.La probeta debe normalizarse previamente a una temperatura de 80º más

elevada que el punto Ac3. La temperatura del temple será 50º a 60º más

elevada que Ac3, debiendo tomar precauciones en el horno para evitarque se descarbure u oxide la probeta durante el calentamiento. Se

mantendrá durante unos treinta minutos a la temperatura del temple.

El enfriamiento se realiza en una instalación especial para este ensayo, en

la cual recibe la probeta un chorro de agua a temperatura comprendida



entre los 10º y 40º por un orifico de 12,5mm de diámetro de salida de

agua. El caudal del agua se regula con una válvula de manera que la altura

del chorro sea de unos 65mm (2,5) cuando la probeta no está colocadaencima de él. La canalización debe tener otra válvula independiente para

abrir y cerrar rápidamente. La probeta debe sacarse del horno y colocarseen el aparato enfriador lo más rápido posible, manteniéndola sobre el

chorro del agua durante 10 minutos. Después se completa su

enfriamiento hasta la temperatura ambiente sumergiendo la probeta enagua.

Terminado el ensayo, se emplean con precaución, para evitar el revenido,dos generatrices opuestas sobre la superficie del cilindro, rebajando de

0,4 a 0,5mm.A continuación se determinan las durezas sobre la líneacentral de estos planos en puntos situados a intervalos de 1/16 a partirdel extremo templado. Los valores obtenidos se llevan a un gráfico en el

que las ordenadas representas las durezas Rockwell y las abscisas las

distancias al extremo templado. Para aceros de baja templabilidad seemplea una probeta de forma especial. Las curvas Jóminy no sólo dan a

primera vista de la templabilidad del acero por su mayor o menor

inclinación, sino que los valores de las durezas a lo largo de la generatrizconstituyen una verdadera medida de la templabilidad, ya que obtenidas

en condiciones de temple idénticas dependen sólo de las característicasdel acero ensayado.

5. Que son los ensayos físicos en metales y aleaciones, explique cada unode ellos.

Se entiende por ensayo, el conjunto de pruebas que permiten el estudiodel comportamiento de un material al objeto de determinar:

*Sus características frente a una posible utilización.*Los posibles defectos de piezas ya terminadas.

*Las causas de un posible fallo.

Los ensayos físicos mas utilizados son: ensayo de dureza , tracción , entre

otros.



-ENSAYO DE DUREZA.

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayode penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de

cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintosrangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en lacorrelación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un

método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, porlo que su uso está muy extendido.

Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de

la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima deacero templado que era el material más duro que se empleaba en los

talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

A.DurezaBrinell: Emplea como punta una bola de acero templado ocarburo de W. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar.

Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia

a tracción.B.DurezaKnoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y sevaloran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineralmediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una

fuerza estándar.

C.Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en

algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se

obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Sesuele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la

huella.

D.Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell

superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como



cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún

tratamiento de endurecimiento superficial.

E.DurezaRosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la

resistencia a la abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomandocomo base el corindón con un valor de 1000.

F.DurezaShore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en lasuperficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de

varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control decalidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como losotros.

G.DurezaVickers: Emplea como penetrador un diamante con forma depirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers

coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para

efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.

H.DurezaWebster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo

apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valorobtenido se suele convertir a valores Rockwell.

-ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta

normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que seproduce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de unmaterial a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de

deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas ( = 104

a 102 s1).

En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de

los materiales elásticos:



*Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la

proporcionalidad anterior.

*Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento

longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a ladirección de la fuerza.

*Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual elalargamiento es proporcional a la carga aplicada.

*Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión quesoporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la

cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición

entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por unrápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga

aplicada.

*Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la

tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano

(0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.

*Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la

probeta dividida por la sección inicial de la probeta.*Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido laprobeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y seexpresa en tanto por ciento.

*Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de larotura.

-ENSAYOS DE CHOQUE.

Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un

material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario paraintroducir la fractura de la probeta de un solo choque, el que se refiere ala unidad de área, para obtener lo que se denomina resiliencia. Este nuevo



concepto, tampoco nos ofrece una propiedad definida del material, sino

que constituye un índice comparativo de su plasticidad, con respecto a las

obtenidas en otros ensayos realizados en idénticas condiciones, por loque se debe tener muy en cuenta los distintos factores que inciden sobre

ella.

Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinasdenominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica elcomportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa

conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose

la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas elmétodo Izod y el método Charpy. En ambos casos la rotura se produce por

flexionamiento de la probeta, por lo que se los denomina flexión porchoque.

Documents

miguelektor