LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS TEMPLE DE ACERO 1040 CON AUSTENIZACION COMPLETA WILSON JAVIER PINEDA LOPEZ COD

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1 LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS TEMPLE DE ACERO 1040 CON AUSTENIZACION COMPLETA WILSON JAVIER PINEDA LOPEZ COD 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 Mgs. MONICA MELGAREJO UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIOERIA METALURGICA TUNJA

3 TABLA DE CONTENIDO 1. TAMAÑO DE GRANO FASES PRESENTES ANALISIS DE CARBUROS DUREZAS ANALISIS DE RESULTADOS GENERALES CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA INFOGRAFIA

4 1. TAMAÑO DE GRANO TRANSVERSAL ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO intercepciones Imagen1.Fuente. Autor N i =125.5 (granos interceptados) N L = Ni L = = 25.1 M 100 G = ( log 10 N L ) = 6.01 (tamaño de grano) 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 intercepciones Imagen2.Fuente. Autor N i =185.5 (granos interceptados) N L = Ni L = = 37.1 M 100 G = ( log 10 N L ) = 7.13 (tamaño de grano) 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

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 5

6 120.5 Intercepciones Imagen3. Fuente. Autor N i =120.5 (granos interceptados) N L = Ni L = = 24.1 M 100 G = ( log 10 N L ) = 5.89 (tamaño de grano) Se observa un tamaño de grano relativamente similar en ambas micrografías tanto longitudinal como transversal Intercepciones Imagen4. Fuente. Autor N i =196.5 (granos interceptados) N L = Ni L = = 39.3 M 100 G = ( log 10 N L ) = 7.30 (tamaño de grano) 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. 6

7 2. FASES PRESENTES ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO Imagen5. Fuente: Autor 0,8 0,40 %ferrita = 100 = 50% 0,8 0 % perlita = 0, = 50% 0,8 0 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 Imagen6. Fuente: Autor 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. 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 zigzag 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. 7

8 Fuente. Blog Diagrama Hierro- Carbono 2 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 cambiar 3 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 Disponible en internet: 8

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 Térmicos 4 4 Disponible en internet: 9

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 Térmicos 4 10

11 3. ANALISIS DE CARBUROS ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO Imagen11.Fuente: Autor Antes del tratamiento no se observan carburos debido a las condiciones del tipo de acero (hipoeutectoide) 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. Imagen12.Fuente: Autor Como se puede observar hay presencia de carburos distribuidos uniformemente en la estructura. 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. 11

12 4. DUREZAS TRANSVERSAL ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO Imagen13.Fuente: Autor La dureza se trabajó en escala Rockwell C con carga de 1471 N e identador de diamante y bajo norma ASTM E dando como resultado lo siguiente:. Imagen14.Fuente: Autor Dureza tomada según norma ASTM E (RHC) = 57 RHC = 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. 12

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. 13

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 Temple_y_Revenido_v2.pdf. (s.f.). Obtenido de 14

15 Tratamientos Térmicos de los aceros ( Obtenido de 15