UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE FISICO-MECÁNICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICALABORATORIO DE MATERIALES GRUPO H2

Presentado a:MIGUEL ANTONIO AGUDELO

Ing. MECÁNICO

Presentado por:EMERSON A ROJAS RUIZ

JUAN CARLOS ANTOLINEZ

“ACERO 4140”BUCARAMANGA

2014-1

Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto y con buenas características de estabilidad en caliente hasta 400°C. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico.

ACERO 4140

COMPOSICIÓN QUÍMICA

Según la norma ASTM A29 este es el contenido de sustancias químicas para el Acero 4140, en porcentaje del peso

[0.38 - 0.43% ] Carbono [0.75 – 1.00 %] Manganeso [0.80 – 1.10 % ]Cromo Incrementa la resistencia y tenacidad de la ferrita [0.15 – 0.25 % ]Molibdeno Incrementa la templabilidad [0.15 – 0.35 % ]Silicio [0.04 % ] Fosforo máx. [0.05 % ] Azufre máx.

PROPIEDADES MECÁNICAS

Dureza 275 - 320 HB (29 – 34 HRc) Esfuerzo a la fluencia 690 MPa (100 KSI) Esfuerzo máximo 900 - 1050 MPa (130 - 152 KSI) Elongación mínima 12% Reducción de área mínima 50%

Los aceros con molibdeno son menos susceptibles al fragilizado debido al revenido, que los demás aceros aleados. Los aceros al Cromo-Molibdeno (serie 41xx) son relativamente baratos y poseen buenas características de endurecido profundo, de ductilidad y de capacidad para soldarse.

Aplicaciones Se utiliza generalmente en estado bonificado a una resistencia a la tracción entre 900 y 100 N/mm^2 en los siguientes campos:

Industria automotriz

Partes para maquinas

Piezas forjadas

Industria petrolera

ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción' o ensayo a la tensión de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta.

ENSAYO DE TRACCIÓN

SIN TRATAMIENTO TÉRMICO

ANALISIS DE DATOS PRUEVA DE TRACCION ACERO INGENIERIL SAE 4140 SIN

TRATAMIENTO TERMICO

Datos iniciales:

Datos de la curva

2

2

0604,1

5,107

62,11

0106,2

6,99

16

cmA

mml

mm

cmA

mml

mm

f

f

f

i

i

i

mm

mm

cm

kg

mm

mm

cm

kg

mm

mm

cm

kg

rotRot

uU

lpLP

1038,05552,14423

0699,0739,17407

0387,002795,14523

2

2

2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

ESFUERZO VS DEFORMACION

DEFORMACION (Ԑ1) (mm/mm)

ES

FU

ER

ZO

(K

gf/

cm^

2)

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.0450

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

f(x) = 399653.998622178 x − 919.168649676832

Modulo de resiliencia

DEFORMACION (mm/mm)

ES

FU

ER

ZO

(KG

/CM

^2)

3

00

)(

7,263

919,17) -399654x (

cm

kgcmU

ddU

r

r

lplp

0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.07513000

13500

14000

14500

15000

15500

16000

16500

17000

17500

18000f(x) = 101079.452012325 x + 11092.5132061134

Modulo de Endurecimiento

DEFORMACION (mm/mm)

ES

FU

ER

ZO

(KG

/CM

^2)

3

)(

4451,516

11093) 101079x (

cm

kgcmU

ddU

e

e

u

lp

u

lp

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.110

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

f(x) = − 1896361.53088425 x² + 241335.284400032 x + 9631.27208610756

Modulo de Fragilidad

DEFORMACION (mm/mm)

ES

FU

ER

ZO

(KG

/CM

^2)

3

26)(

1400,519

9631,3) 241335X X2x10- (

cm

kgcmU

ddU

f

f

rot

u

rot

u

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

Modulo de Tenacidad

DEFORMACION (Ԑ1) (mm/mm)

ES

FU

ER

ZO

(K

gf/

cm^

2)

3

0

)(

2851,1299cm

kgcmU

UUUdU

t

fert

rot

Porcentaje de reducción de área:

2595,47.%

100*0106,2

0604.10106,2100*.%

AR

A

AAAR

f

fi

Elongación:

877,7%

100*65,99

5,10765,99100*%

El

L

LLEl

f

fi

Falla de la probeta al final del ensayo

TRATAMIENTO TÉRMICO APLICADO

Tiempo [Min]

Temperatura [°C]

0 0

20 850

30 850

45 00 20 30 45

0100200300400500600700800900

0

850 850

0

Temple

Tiempo [min]

Tem

pera

tura

[°C

]

TEMPLE

REVENIDO

Tiempo [Min]

Temperatura [°C]

0 0

20 500

70 500

120 00 20 70 120

0

100

200

300

400

500

600

Revenido

Tiempo [Min]

Tem

pera

tura

[°

C]

ENSAYO DE TRACCIÓN

CON TRATAMIENTO TÉRMICO

ANALISIS DE DATOS PRUEBA DE TRACCION ACERO INGENIERIL SAE 4140 CON TRATAMIENTO

TERMICO

Datos iniciales:

Datos de la curva

2

2

1366.1

03.116

03.12

0257,2

100

04.16

cmA

mml

mm

cmA

mml

mm

f

f

f

i

i

i

mm

mm

cm

kgf

mm

mm

cm

kgf

mm

mm

cm

kgf

rotRot

uU

lpLP

1676,078.15484

12065.045.8836

01828.073.6713

2

2

2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.180

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Esfuerzo vs Deformacion

ε1 [mm/mm]

σ [

Kg

f/C

m²]

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

f(x) = 409441.210188333 x − 429.4887796808

Modulo de resiliencia

ε1 [mm/mm]

σ [

Kg

f/C

m²]

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

f(x) = − 264864.13749094 x² + 60832.3062078906 x + 5332.06451413266

Modulo de endurecimiento

ε1 [mm/mm]

σ [

Kg

f/C

m²]

0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.188600

8650

8700

8750

8800

8850

8900

f(x) = 46467.3385592754 x² − 16555.5621024312 x + 10179.416921272

Modulo de fragilidad

ε1 [mm/mm]

σ [

Kg

f/C

m²]

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.180

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Modulo de tenacidad

ε1 [mm/mm]

σ [

Kg

f/C

m²]

1296.42

Falla de la probeta al final del ensayo

Comparación Datos

Sin T T Con T T

2

2

2

5552,14423.

739,17407.

02795,14523..

cm

kgRotS

cm

kgUS

cm

kgPLS

2595,47.% AR

877,7% Elongacion

3

3

3

3

2851,1299

1400,519

4451,516

7,263

cm

kgcmU

cm

kgcmU

cm

kgcmU

cm

kgcmU

t

f

e

r

8910.43.% AR

815.13% Elongacion

3

3

3

3

1296.42

9409.411

865.823

6144.60

cm

kgcmU

cm

kgcmU

cm

kgcmU

cm

kgcmU

t

f

e

r