TEMPLABILIDAD ENSAYO YOMINY

Transcripción

1 Materiales Metálicos 2do. Ingeniería Mecánica TEMPLABILIDAD ENSAYO YOMINY Ing. Víctor Gómez U. T. N. Facultad Regional Tucumán

2 Tratamientos térmicos

3 Velocidades de enfriamiento

4 Diagramas de las SS o de las TTT

5 Curva TTT

6 Curva TTT

7 Curva TTT

8 Curva TTT

9 Comparación de curvas TTT

10 Valores comparativos de aceros según las curvas TTT

11 Comparación de Durezas

12 Efecto de la composición de la aleación sobre la Templabilidad Aumento de C Aumenta templabilidad. Aumento de elementos de aleación Aumenta templabilidad. Excepciones: S forma MnS Co aumenta la tasa de nucleación y el crecimiento de la perlita. Ti forma TiC (homogeniza la austenita)

13 Templabilidad Templabilidad es un termino utilizado para describir la habilidad de una aleación de ser endurecida por la formación de martensita. Una aleación que posee alta templabilidad forma martensita no tan solo en su superficie, también lo hace en elevado grado en su interior. Templabilidad no es una medida de la Dureza de la martensita. Para medir la templabilidad podemos utilizar el ensayo Yominy o el método de Grossman.

14 Templabilidad La capacidad de un acero aleado para transformarse en martensita durante un determinado temple depende de la composición química y esta relacionado con un parámetro llamado Templabilidad. Todos los aceros tienen una relación especifica entre las propiedades mecánicas y la velocidad de enfriamiento. Templabilidad es un termino utilizado para describir la aptitud de un acero para endurecerse por la formación de martensita como consecuencia de un tratamiento térmico. Templabilidad no es dureza, que significa resistencia a la penetración, aunque se utilizan medidas de dureza para determinar la extensión de la transformación martensitica en una probeta. Un acero de alta Templabilidad es aquel que endurece o forma martensita, no solo en su superficie sino, también en su interior, es decir, la Templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una aleación puede endurecerse. Por este motivo, se utiliza el ensayo Yominy.

15 ENSAYO YOMINY W. Yominy, desarrolló un método relativamente sencillo y rápido, que permite reproducir en una sola probeta, las sucesivas velocidades de enfriamiento. El ensayo consiste en enfriar una probeta normalizada (Probeta Yominy) y obtener de ella, las diferentes curvas de dureza que corresponden a las diferentes velocidades de enfriamiento, que se manifiestan a lo largo de la pieza. La probeta es de forma cilíndrica con las dimensiones que indica el gráfico. En un extremo, presenta una pestaña para que sea montada en el dispositivo de enfriamiento, en las Normas ISO, ASTM, SAE o IRAM, figuran los procedimientos de extracción de la pieza a ensayar, tratamiento térmico previo, tipo de mecanizado y cuidados en el calentamiento de la probeta. Antes del mecanizado, el material tiene que ser normalizado a una temperatura de Ac Si la pieza aún esta dura se practicará un revenido de unos 55 por debajo de Ac1. Mecanizada la probeta se la calienta para temple a una temperatura de Ac3 + 50, en esta etapa, se debe evitar las descarburaciones u oxidaciones rodeándola en una caja con virutas de fundición. El acero permanece a temperatura de autenización durante 30 minutos, luego enfriamos la probeta. El dispositivo de enfriamiento, consta de elemento para sujetar la pieza y debe poseer un chorro de agua de caudal y temperatura constante al momento del ensayo, el chorro de agua, incidirá en la parte baja del cilindro. Dadas las condiciones de estandarización de este ensayo, siempre lograremos, para cualquier acero, la misma velocidad de enfriamiento. La conductividad térmica es prácticamente la misma para todos los aceros de construcción, por lo que a distancias iguales desde el extremo, tendremos siempre la misma velocidad de enfriamiento para cualquier acero. Se extrae la probeta del horno, se la monta en menos de 5 segundos en el dispositivo de enfriamiento, se la deja enfriar en el chorro de agua unos 10 minutos, se la saca del equipo y se la enfría en agua. Una vez enfriada la probeta, se rectifican dos generatrices opuestas de 0,4 Mm de profundidad refrigerados adecuadamente para evitar cualquier cambio en el estructura. Sobre esas superficies aplanadas, se toman las durezas Rockwell C a intervalos iguales de distancia a partir del extremo enfriado. Las medidas, tendrán un intervalo de longitud de 1/16, en un tramo de 2.

16 La gráfica muestra la disminución de la dureza a medida que nos alejamos del extremo enfriado. La curva de Yominy, nos da una idea de la templabilidad del acero. Un acero será mas templable cuanto menor sea la caída de la dureza, en la medida que me alejo del extremo enfriado. Vemos que cada aleación, tiene su banda particular de templabilidad. En el gráfico de abajo, notamos que la templabilidad aumenta en función del contenido de C, pero, es muy importante el elemento aleante que acompaña al acero, los acero al Molibdeno, son mucho mas templables que los aceros al C.

17 Ensayo Yominy / Curvas de las TTT Correlación entre el diagrama de enfriamiento continuo de la austenita, curvas TTT, con los datos del ensayo de capacidad de endurecimiento por temple para una acero %C = 0,28 a 0,33 - %Mn = 0,70 a 0,90 - %P = 0,035 - %S = 0,040 - %Si = 0,15 a 0,35 - %Ni = 0,40 a 0,70 - %Cr = 0,40 a 0,60 - %Mo = 0,15 a 0,25 SAE 8630 = AISI 8630 = UNS G86300 (Cr Ni Mo) SAE: Society of Automotive Engineers AISI: American Iron and Steel Institute UNS: Unified Numbering System, (Sistema Unificado de Numeración) acordado entre SAE y ASTM, para unificar designaciones. Al analizar los cambios micro estructurales en las diferentes velocidades de enfriamiento, vemos que la rapidez A, representa la mas cercana al extremo templado, excede la velocidad critica de enfriamiento y originara una transformación a Martensita. Las velocidades B, C y D, resultaran en transformaciones de varias mezclas de ferrita, bainita y martensita, disminuyendo la cantidad de martensita en la medida que disminuye la velocidad de enfriamiento. Debe notarse que es necesaria una velocidad muy lenta para obtener perlita en este acero. La templabilidad se expresa en términos de dureza, pero, los cambios de micro estructuras reflejados por los valores de dureza, son de importancia en las propiedades del acero. En general los elementos de aleación aumentan la templabilidad, retardando la transformación en las regiones de perlita y de bainita, permitiendo de este modo que se forme martensita con velocidades de enfriamiento menores.

18 BANDAS DE TEMPLABILIDAD La AISI ha establecido curvas de templabilidad mínimas y máximas, conocidas como Bandas de Templabilidad. Se muestra una banda típica de templabilidad para una acero 4140H (Mn Si Mo Cr), el sufijo H indica que son aceros que se compran con una base especifica de templabilidad, tomando la composición química una importancia secundaria. Al especificar la templabilidad, generalmente se designan dos puntos: A: Valores mínimos y máximos de dureza a la distancia deseada, en la Fig. la especificación podría ser HRc 50/58 6/16 B: Distancias mínimas y máximas a las cuales se presenta el valor de dureza deseado, en la Fig. podría ser HRc 50 6/16 a 21/16 de pulgada. 6/16 = 9,52 mm. 21/16 = 33,33 mm.