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• Jaime Alfonso Gonzalez Vivas

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES TRATAMIENTOS TERMICOS 1.- ENUNCIADO Al observar al microscopio una probeta de un acero al carbono hipereutectoide aparece una estructura formada por granos oscuros rodeados de una retícula blanca, si el ataque se realiza con nital. Después de un calentamiento a 1000°C y posterior enfriamiento brusco en agua, la microestructura está formada por agujas que se destacan sobre un fondo blanco, al efectuar el ataque con idéntico reactivo. Se pide: 1º)

Microestructura inicial y final del acero, razonando los fenómenos ocurridos.

2°)

Desde el punto de vista metalúrgico, criticar el proceso efectuado y los resultados conseguidos.

3º)

Si posteriormente al enfriamiento en agua se calentara la probeta hasta los 600°C, indicar las transformaciones que sufriría la microestructura. Si el acero tuviera elementos de aleación carburígenos ¿Qué diferencias habría en el calentamiento a 600°C con respecto al caso de que no los hubiera?

4°)

Tratamiento que debería efectuarse para conseguir la mínima dureza del acero al carbono, indicando temperaturas aproximadas de tratamiento y microestructura conseguida.

2.- ENUNCIADO Una aleación Fe-C sigue la siguiente ley que relaciona la solubilidad en carbono de la austenita que contiene con respecto a la temperatura a la que se encuentra: θ (°C) = 575 + 190(%C A )2 Dicha aleación a temperatura ambiente tiene dos microconstituyentes monofásicos siendo la relación de ambos (en peso) de 5,0636. Si se calienta a una cierta temperatura contiene también dos microconstituyentes monofásicos, siendo ahora la relación (en peso) entre ellos de 55,7. Uno de estos es de la misma naturaleza que uno de los dos que existían a temperatura ambiente. Si se trata convenientemente la aleación se puede conseguir que la microestructura (a temperatura ambiente) esté formada por dos microconstituyentes, uno monofásico y otro bifásico, con idénticas fases y en igual proporción que la estructura descrita anteriormente (a temperatura ambiente). La relación, en peso, del microconstituyente común a ambas estructuras es de 4,76. Se pide: 1º)

Porcentaje en carbono de la aleación y temperaturas de sus puntos críticos.

2º)

Microestructura cualitativa y cuantitativa en los tres casos descritos así como la solubilidad en C de la austenita para el caso descrito en la segunda forma en que se encuentra la aleación.

3°)

Descripción de los tratamientos para pasar de una microestructura a la otra.

4º)

Comprobación de las propiedades mecánicas de las estructuras que tenemos a temperatura ambiente.

5º)

Tratamiento que habría que dar a. la aleación para obtener el mejor compromiso entre sus

características mecánicas.

3.- ENUNCIADO Una probeta de acero al carbono presenta una microestructura formada por agujas blancas entrecruzadas sobre un fondo oscurecido, cuando atacada con nital-3 Sé observa a 100 aumentos. La relación, en peso, entre dichos microconstituyentes es de 1,5. La aleación a 740°C tiene dos fases en equilibrio, siendo la composición de una de ellas en carbono de 0,70%. La relación de ambas fases, en peso, es de 17/18. La curva temperatura-tiempo con un enfriamiento muy lento desde 780°C es la que se representa: Se pide: 1º)

Composición en carbono de la aleación así como del eutectoide.

2º)

Definir la microestructura de equilibrio indicando las cantidades de fases y microconstituyentes.

3°)

Microestructura del acero en el estado descrito en el enunciado y señalar el tratamiento que hay que efectuar para obtener la microestructura de equilibrio. ¿Cuáles serían las diferencias entre los dos estados con respecto a sus características mecánicas?

4º)

En la curva temperatura-tiempo indicar las fases y equilibrios que aparecen en cada zona

5º)

Describir la secuencia de tratamientos que permitiera obtener un eje de 25 mm de diámetro, con el acero dado, y que presentase la máxima resiliencia con alta resistencia al desgaste. ¿Cuál sería la microestructura en una sección transversal del eje?

4.- ENUNCIADO La figura esquemática nos muestra dos fotomicrografías numeradas como 1 y 2, obtenidas a iguales aumentos, se han obtenido de un mismo acero al carbono en dos diferentes estados. En las fotomicrografías se distinguen las huellas de microdurezas Vickers realizadas en ambas probetas. El ataque se ha realizado con reactivo nitroalcohólico. Se pide: 1°)

Microestructuras de ambas probetas. Estado del material en los dos casos. ¿Cómo podría pasarse del estado 1 al 2 y viceversa? Explicación.

2°)

Características mecánicas principales del acero en los dos estados.

3º)

Suponiendo que el fondo blanco de los esquemas de las micrografías suponga el 85% de la masa total de la probeta, calcular el tanto por ciento de carbono del acero.

4º)

Si después de calentar el acero a 900°C, se enfriara lentamente en el horno, ¿qué microestructura se obtendría ahora? Representarla. Ventajas e inconvenientes de este estado con respecto al estado 1.

5º)

Diferencias entre las propiedades mecánicas obtenidas al efectuar un temple a partir del estado 1 ó del obtenido en el apartado 3º.

6º)

Diferencias y analogías entre las propiedades mecánicas de este acero y uno eutectoide si a ambos se les sometiera a un recocido de austenizació completa.

5.- ENUNCIADO En una aleación Fe-C, sin elementos especiales, atacada con nital-3 se observan granos oscurecidos orlados por zonas blancas. Dicha aleación calentada hasta una cierta temperatura y enfriada en un baño de aceite da una estructura acicular con un leve fondo blanquecino, siendo el porcentaje, en masa, de este último de un 6,86%. Si sometemos la misma aleación a una operación térmica resulta que su estructura a temperatura

ambiente está formada por granos blancos, zonas aciculares y un leve fondo blanquecino, teniendo este último una masa sobre el total de la aleación del 10,115%. La misma aleación sometida a otro tratamiento térmico da lugar a una estructura formada por fondo blanco y glóbulos, así mismo blancos. Datos: Austenita retenida a temperatura ambiente -------------------------------------------------------- = 20 (% de C que contiene dicha austenita)3

Siendo el % de C en el eutectoide del 0,9. Se despreciará la variación en la cantidad de austenita retenida con la temperatura y tiempo de permanencia de austenización, para un mismo porcentaje en carbono. Se pide: 1°)

Tipo de aleación.

2º)

Cantidad de microconstituyentes existentes así como la composición de cada uno de ellos en las cuatro estructuras descritas en el enunciado.

3°)

Operaciones que hay que efectuar para pasar de una estructura a la otra.

4°)

¿Qué operación tendríamos que efectuar para que en una pieza de esta aleación observáramos, en dos zonas diferentes, la segunda y cuarta microestructura?

Ing. Jaime González Vivas