meta-lab-2 (2)

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

1/23

FACULTAD DE INGENIERAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA METALURGICA

GRUPO :04TTULO :TEMPLE DE LOS ACEROS AISI1016 Y ACERO DE UN EJE

DE TRANSMICION (SAE 3120)

INTEGRANTES:

Jurez Vlchez Paul

Qu!"e cue#a $er

CURSO : Metalurgia Fsica II.

DOCENTE : Purizaga Fernandez, Ismael Igncio.

Trujillo 2016

LAORATORIO N! 02

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

2/23

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

II LAORATORIO DE METALUR"ICA #ISICA II

I. TITULO:

T$%&l$ '$ lo A$ro AISI 1060 * u+ ,$ro '$ u+ Ej$ '$ Tr,+%ii-+

(SAE 3120)

II. O!"TI#O$:

2.2. Obtener estructuras martensticas en el acero (transformar la Austerita en

Martensita).2.3. Conocer correctamente los mecanismos y medios de temple de

acuerdo al tipo de acero.2.. Observar la influencia de la temperatura de temple sobre la

estructura y caractersticas mecnicas de los aceros.

III. FU%&'M"%TO T"O(I)O

EL TEMPLE DE LOS ACEROS

El temple de los aceros es un tratamiento trmico que consiste en calentar

el acero a una temperatura de austeniaci!n adecuada (encima del puntosuperior Ac") y lue#o enfriarlo rpidamente en un medio liquido (a#ua$

aceite) o #aseoso (aire forado)$ como resultado del temple se desarrolla

estructuras martensticas aceptables y propiedades mecnicas que deban

cumplir especificaciones mnimas lue#o del revenido.

El enfriamiento rpido(o temple) %asta temperaturas ambiente del acero

austeniado ori#ina Martensita$ que resulta como una micro estructura de

no equilibrio de la transformaci!n sin difusi!n de la austenita. &a

transformaci!n martensticas tiene lu#ar a velocidades de temple muy

L'O('TO(IO &" M"T'LU(*I' FI$I)' II 2

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

3/23


rpido que dificultan la difusi!n del carbono (velocidades mayores que la

velocidad crtica 'EM).

En la transformaci!n martensticas #ran nmero de tomos se mueven de

modo cooperativo lo que representa pequeos desplaamientos de un

tomo respecto a sus vecinos. Esta transformaci!n$ propicia que la

austenita (*CC) cambia a Martensita (+CC).

En el temple es importante caracteriar la temperatura de inicio de la

transformaci!n martensticas (Ms). Conse#uir ,- de Martensita ('er

*i#..,) e/i#e alcanar por enfriamiento una temperatura Ms (martensite

startin#) que depende$ casi e/clusivamente$ de la composici!n qumica del

acero$ no depende$ por e0emplo$ de la velocidad de enfriamiento critica

('EM)$ siempre que la velocidad 'E1'EM. 2ara impedir la formaci!n de

perlita o de bainita.

Esta temperatura Ms resulta tanto ms ba0a cuando l -C y elementos de

aleaci!n ten#a la austenita en soluci!n s!lida$ todos los elementos

disminuyen$ aunque distintas medida la temperatura Ms(a e/cepci!n del Co

y Al) .Conocer la temperatura Ms de cada acero tiene inters industrial3

proporciona una orientaci!n sobre su susceptibilidad a deformarse y

a#rietarse por temple (mas a#rietable cuando menor es Ms).

2robablemente la f!rmula ms precisa es la de 4teven (corre#ida por5rvin#)6


M(/C) 61 (4C) 33(4M+) 1(4Ni) 1(4Cr) 21(4Mo) 11(45) 11(4Si)

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

4/23


Esta e/presi!n permite calcular Ms con una apro/imaci!n de 7 8C.

Cuando la C.9. del acero6 :., a :.;;-C$ -

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

5/23


veces se realia por enfriamiento desde la temperatura de laminaci!n o

de for0a inmediatamente despus de la deformaci!n en caliente. &a

fi#ura " muestra el esquema de este tratamiento incluyendo el

revenido que debe se#uirlo.

2 T$%&l$ $,lo+,'o

Esta forma de temple se usa cuando la velocidad de enfriamiento de lapiea que se templa debe cambiarse abruptamente en un momento

dado durante el enfriamiento. Este cambio puede ser un aumento o una

disminuci!n de la velocidad de enfriamiento$ dependiendo de los

resultados deseados. &o ms comn es disminuir la velocidad de

enfriamiento$ esto se %ace primero en un medio$ por e0emplo a#ua$ por

corto tiempo %asta unos : 8C$ de modo que la piea est a una

temperatura por deba0o de la nari perlitica de la curva +++$ entonces

se retira la piea y se enfra en un se#undo medio$ por e0emplo aceite$de modo que se enfre ms lentamente en el intervalo de

transformaci!n martensitica %asta la temperatura ambiente. El se#undo

medio puede ser aire tranquilo en muc%os casos


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

6/23


TEMPERAURA DEL MEDIO DE TEMPLE

Deneralmente$ conforme la temperatura del medio aumento$ la rapide de

enfriamiento disminuye$ lo cual se debe al aumento en persistencia de la

etapa de la capa de vapor. Como el medio est ms cercano a su punto

de ebullici!n$ se necesita menos calor para formar la pelcula de vapor.

Esto es particularmente cierto en a#ua y salmuera3 sin embar#o$ las

cantidades para la Dulf superquenc% (liquido de temple$ Dulf a " c). En

el caso de aceite %ay dos casos a considerar. Conforme la temperaturadel aceite aumenta$ %ay una tendencia que la rapide de enfriamiento

disminuya debido a la persistencia de la pelcula de vapor3 sin embar#o$

conforme la temperatura$ tambin se %ace ms fluido$ la cual incrementa

la rapide de conducci!n del calor a travs del lquido. &o que sucede a

ala rapide de enfriamiento lo determina el calor que e0erce la mayor

influencia. 4i el incremento de la rapide de conducci!n de calor es mayor

que le decremento debido a la persistencia de la pelcula de vapor$ el

resultado neto ser un aumento en la rapide real de enfriamiento. &arapideces optima de enfriamiento se obtienen con aceites de temple

convencionales en baos a temperaturas entre F y G;.; c


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

7/23


#i8. 2.1 Transformacin bajo enfriamiento continuo (acero eutectoide).

Lastemperaturas de transformacin y tiempos estn desplazadas con

respecto a las curvas de transformacin isotrmica para el mismo

acero VE! velocidad de enfriamiento m"nima para producir #$$%#$ de

martensita. VE& m'ima velocidad de enfriamiento para #$$ perlita.

El $9$7o '$l 7$%&l$ $+ l, &ro&i$','$ %$:+i, '$l ,$ro &u$'$

r$u%ir$ ,;

Hisminuye el alar#amiento$ de la estricci!n y la resiliencia.

Aumenta la car#a de rotura por tracci!n$ el lmite elstico y la durea.

El efecto del temple en sus propiedades fsicas:

Aumenta la densidad y la resistividad del acero.

Hisminuye la intensidad ma#ntica del acero.

&a sonoridad del acero disminuye lue#o del templado


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

8/23


MEDIOS DE TEMPLE.

&a efectividad del templado depende de las caractersticas del medio de temple$

as como de la %abilidad del acero para endurecerse. 2or lo tanto$ los resultados

pueden variar cambiando la composici!n del acero o la a#itaci!n$ temperatura y

medio de temple. Cuando se templa una piea en un determinado medio de

temple$ la velocidad de enfriamiento depende principalmente de los si#uientesfactores6

El calor espec"fico y el poder de conduccin de calor del acero La masa!

forma y estado superficial de la pieza El llamado *poder de enfriamiento+ del medio del temple

Temperatura del medio de temple

A8u,se usa en todos los temples en los cuales las pieas no se distorsionan

e/cesivamente y no se fisuran al ser templadas. El a#ua solo se usa en el temple

de pieas simtricas y sencillas de aceros de ba0a templabilidad como aceros al

carbono y de ba0a aleaci!n. 4e da a unos :8.

S,l%u$r,6 el termino salmuera se aplic! a soluciones acuosas de sales como

cloruro de sodio o cloruro de calcio$ 0unto con aditivos especiales e in%ibidores de

la corrosi!n. &a velocidad de enfriamiento es ms alta que la del a#ua y$ por tanto$

requiere menor control.

A$i7$ los aceites que se emplean en el temple se pueden clasificar en dos

tipos6 aceites convencionales y aceites rpidos.

In aceite de temple convencional no tiene aditivos que alteran sus caractersticasde enfriamiento.

In aceite de temple rpido tiene menor viscosidad y contienen aditivos que

proveen una velocidad de enfriamiento ms rpido.

4e utilia para aceros altamente aliados. Estos deben tener un punto de

inflamaci!n superior a ,J:8 C y ser poco voltiles para que desprendan pocos

#ases. Heben resistir la o/idaci!n.

#ACTORES DE TEMPLE


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

9/23


,) Co%&oii-+ * E7,'o E7ru7ur,l '$l A$ro

El - de carbono y elementos aleantes actan sobre la velocidad de

enfriamiento

- de carbono aumenta entonces las curvas se desplaan %acia laderec%a (mayor duraci!n de enfrentamiento).

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

10/23


La fi,ura (a)la piea se introduce en un %orno calentado previamente %asta

la temperatura de tratamiento y se de0a %asta que alcance esta temperatura.

La fi,ura (b)el %orno se %a calentado previamente %asta una temperatura

por encima de la del tratamiento$ la piea se de0a calentar %asta una

temperatura de austeniacion porque despus de cierto tiempo$ el %orno se

#rada %asta dic%a temperatura.

La fi,ura (c)!indica la situaci!n en la cual la piea se introduce en el %orno

frio y se calienta en el %orno a la velocidad requerida.

La fi,ura (d)!muestra el precalentamiento en un %orno que se encuentra a

una temperatura menor a la de tratamiento$ cuando la piea alcana esta

temperatura uniforme$ se calienta %asta la temperatura de austeniacion.

El tiempo de calentamiento depende no solamente del material$ forma y

dimensi!n de la piea$ sino tambin de la capacidad dl calentamiento del

%orno. Este tiempo se puede calentar a partir dela situaci!n de

L'O('TO(IO &" M"T'LU(*I' FI$I)' II10

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

11/23


transferencia. 4e#n para aceros al carbono y de ba0a aleaci!n$ el tiempo de

precalentamiento es proporcional al dimetro.

Aqu H en (mm)

Ina re#la prctica nos dice que el tiempo de calentamiento debe ser

apro/imadamente de una %ora por cada ; mm. de espesor desde la

temperatura ambiente %asta la temperatura de austeniacion. Otra forma de

calcular (t) se mostr! en la prctica6 ;)(H) K (L")

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

12/23


4e pierde ener#a y tiempo y aumenta peli#ro de #rietas.

d) Ti$%&o '$ o7$+i%i$+7o

4e supone que toda la piea debe estar a temperatura del %orno

(Autentico) se empiea a contar el verdadero tiempo de sostenimiento

necesario para preparar la estructura adecuada.

El tiempo depende6


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

13/23


Hel #rado de disoluci!n$

He los carbonos que se desee$

&a cantidad de carburo es diferente para los distintos aceros$

El tiempo de permanencia depende del acero6

1. 2ara aceros ordinarios al carbono y aceros de ba0a aleaci!n$ contiene

carburo s (*acialmente soluble) y requiere unos minutos se#n la f!rmula

emprica6

7(%i+) 20 > (D?2) %%. 6 2ara espesores menores de ; mm.

7(@or,) (112) > (D?120) %%. 6 2ara espesores mayores de ; mm.

2. 2ara aceros de media aleaci!n se recomienda un tiempo de ; minutos(noimporta la dimensi!n)

3. &os aceros para traba0os en caliente (contienen carburos que no se

desec%an %asta ,::: ) el #rano crece rpidamente por lo que debe limitar

el tiempo.

. &os aceros rpidos (aceros de %erramienta de ms aleaci!n)

temperaturas de austeniaci!n est entre ,:: y ,":: (Evitar e/cesivocrecimiento de #rano) se debe usar unos pocos minutos (4e#n el espesor(en mm) entonces el tiempo est dado en minutos) para inmersi!n debaos de sales.

7(%i+) (D?3) %% i DB10 %% 7 3%i+.

$)Mo'o '$ E+9ri,%i$+7o

El acero se enfra para controlar la transformaci!n de la austenita en

constituyentes deseados.

Micro estructuras obtenidas depende del dia#rama +++ del acero la

estructura deseada es la martensita$


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

14/23


&a velocidad de enfriamiento debe ser i#ual o superior a la critica de temple

('EM) &a velocidad de enfriamiento para obtener una estructura matenstica

depende de la templabilidad del acero$ del porcenta0e y espesor de la

piea. Mayor porcenta0e de Martensita (en el estado templado) me0ores

propiedades de fati#a y de impacto se obtendrn despus del revenido

8) C,lulo '$l olu%$+ '$l M$'io '$ T$%&l$

&a 2iea al ser calentado desde la temperatura ambiente (+i) %asta

temperatura de austeniaci!n ( Tf )$ tendr una ener#a calorfica6

Dnde:

M 6 Masa del Acero

Cp 6 Calor especifico del acero

Esta ener#a calorfica es cedido al lquido (medio de temple) de densidad y

calor especifico Cm3 el incremento de temperatura abra absorbido

ener#a

calorfica ( Qabsorbido )

As6


Q=M Cp(TfTi ) %&& '()

Qabsorbido=mliqCmT (2)

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

15/23


Como6

eemplaando (") en () se +iene6

5#ualando (,) y () despe0ando se tiene6

Este es el volumen requerido del medio de temple para el enfriamientorpido del acero.

I#. M'T"(I'L"$ "-UIPO$.

EFUIPO A USAR

,) Norno elctrico tipo mufla con control automtico de temperatura (:

,::8C).


mliq=Vliqliq . 3

Qabsorbido=Vliq liq Cm T . ()

Vliq=M Cp(TfTi)

liq Cm T

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

16/23


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

17/23


#I P(O)"&IMI"%TO$.

En esta prctica se reali! el tratamiento trmico de +emple de las probetas de

acero A545 ,:G: y In e0e de transmisi!n ( 4AE ",:).

4e preparan las muestras de cada acero ( de cada acero y una ms

para %acer enfriamiento en %ielo)$ nivelndolas y preparndolas para

introducirlas al %orno.

5ntroducimos las muestras en crisoles y calentamos a temperatura de

austeniaci!n (F::8C) por espacio de una %ora$ con previa protecci!n

para evitar descarburaci!n (se termina de llenar el crisol con carbono).

&ue#o sacamos los crisoles$ inmediatamente enfriamos las probetas en

a#ua$ %ielo o aceite de acuerdo en el medio de enfriamiento especfico para

cada acero$ como se nos asi#n! el acero A545 ,:G: se reali! el temple en

a#ua y el e0e de transmisi!n (4AE ",:)$ tambin en a#uay y una probeta

en %ielo.

He0amos enfriar por un tiempo prudencial y lue#o retiramos las probetas de

los recipientes donde se reali! el temple.

+omamos una muestra de cada tratamiento$ las preparamos para medir su

durea y lue#o encapsularlas$ pulir para su respectivo anlisis

microestructural..


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

18/23


&as muestras restantes$ limpiarlas y prepararlas para revenirlas en la

si#uiente prctica.

#. ("$ULT'&O$ &I$)U$I% &" ("$ULT'&O$

#I. )U"$TIO%'(IO:

1. Su&$r&o+$r l, urG, '$ $+9ri,%i$+7o o

7/26/2019 meta-lab-2 (2)

19/23


4e aprecia que las fases estables en el acero A545 >:F al enfriarse en a#ua

son la ainita fina$ poca Martensita adems de *errita. Otro acero del

mismo tipo se enfri! en %ielo (lnea aul) donde se observa 2oca ainita y

un aumento de Martensita.

A$ro D2 (E+9ri,%i$+7o o+7i+uo $+ A$i7$)


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

20/23


2ara el acero H al realiarse enfriamiento en Aceite se tiene Martensita

donde no %ay transformaci!n en el acero$ %ay carburo de %ierro y crburo de

cromo P Austenita.


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

21/23


2. D$9i+, uK $ r,&i'$= r;7i, '$ $+9ri,%i$+7o (EM)

&a Curva de enfriamiento critico$ que es tan#ente a la nari o rodilla es la

rapide critica de enfriamiento apro/imada (EC) para este acero

(Eutectoide). Cualquier rapide de enfriamiento menor que la indicada

cortara a la curva arriba de la nari y formara al#n producto de

transformaci!n ms blando$ en tanto que cualquier rapide de enfriamiento

mayor a la ilustrada formara solo Martensita.

3Cu:l$ o+ lo 9,7or$ u$ i+9lu*$+ $+ l, r,&i'$= r;7i, '$

$+9ri,%i$+7o

&os factores que influyen en la rapide crtica de enfriamiento son el

porcenta0e de carbono que tiene el acero yLo los aleantes que presenta el

metal.

. C,lul$ $l Golu%$+ '$ u %$'io '$ T$%&l$


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

22/23


Masa del acero A545 >:F ? ,;." #r

Masa del acero H ? ,:., #r

Calor especifico del acero ? " QL(R#.R)

Calor especifico del aceite ?,G>$> QL(R#.R)

Calor especifico del a#ua ?,JG QL(R#.R)

Hensidad del a#ua ? ,.: #Lcm"

+emperatura ? F:: 8C

'ariacion de temperatura del a#ua ? ; 8C

Calor especifico del %ielo ? :F: QL(R#.8C)

Hensidad %ielo ? :.F #rLcm"

Calculo del volumen de a#ua para el acero A545 >:F

VAgua=15.3x 432x (90025)

1x 4186x5 ? >Gcm"

'olumen de Nielo necesario para A545>:F

VHielo ?

15.3x 432x (90025)0.92x2090x5 ?G:,.;Gcm"


7/26/2019 meta-lab-2 (2)

23/23


'olumen de Aceite para el acero H

VAceite10.1x 432x (90025)

0.92x 1674.7x5 ?F;.Jcm"

Calcular el - de austenite residual si es que lo %ay.

'a? ,::.e/p@ :.:,,.(Ms+)B

2ara el acero H

'a? ,::.e/p@ :.:,,.(;;)B?,,.:J-

#II. (")OM"%&')IO%"$.

#III. ILIO*('FI'.

5$

meta-lab-2 (2)

Documents