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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN PROGRAMA DE INGENIERÍA DE MATERIALES GUIAS PRACTICAS GUIA PRACTICA N°9 1. IDENTIFICACION DEL CURSO Curso: Semestre: Lugar: Alumno:

INGENIERIA DE MATERIALES II Grupo: Laboratorio Raymondi VILCA LOPEZ JUAN MIGUEL

Horario: Fecha: CUI:

Lunes 09/12/19 20173347

2. DESCRIPCIÓN DE LA GUÍA 2.1 Nombre de la Práctica TRATAMIENTOS TERMICOS El objeto de estos tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas de los metales para facilitar su conformado, tales como: • Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. • Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto). • Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. • Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se pueden distinguir cuatro clases diferentes de tratamientos: a) TRATAMIENTOS TÉRMICOS: con este tipo de tratamiento, los metales son sometidos a procesos térmicos en los que no se varía su composición química, aunque sí su estructura interna y, por tanto, sus propiedades. b) TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS: los metales son sometidos a enfriamientos y calentamientos, a la vez que se modifica la composición de su capa externa. c) TRATAMIENTOS MECÁNICOS: tienen por objeto mejorar las características de los metales por medio de deformación mecánica, pudiendo realizarse en caliente o en frío. d) TRATAMIENTOS SUPERFICIALES: se mejoran las propiedades de la superficie de los metales sin alterar su composición química. En este caso, a diferencia de los tratamientos termoquímicos, no es necesario someter el material a ningún proceso de calentamiento.

TRATAMIENTOS TERMICOS RECOCIDO: Suaviza al acero y mejora la maquinabilidad. RECOCIDO INTERMEDIO: Tratamiento de recristalización, utilizado para eliminar el efecto del deformado en frio de los aceros de 0.25% de C. TEMPLE: Aumentar dureza y resistencia la acero. REVENIDO: Disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados. NORMALIZADO: Dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas. ESFEROIDIZADO: Deja al acero con un máxima blandura y ductilidad y es fácilmente mecanizable o deformable.

2.3 Objetivos 2.3.1 Objetivos Generales  

Conocer las temperaturas de tratamientos térmicos para los diferentes tipos de aceros. Identificar el tipo de tratamiento que se debe realizar para los aceros de acuerdo a su aplicación.

2.4 Desarrollo Experimental 2.4.1 Material  Traer diferentes tipos de aceros: AISI 1010; clavos AISI 1020; secciones estructurales de acero AISI 1040; pernos SAE 1080; cuerdas de instrumentos musicales

SAE 1095; alambres de gran resistencia AISI 10140. 2.4.2 Procedimiento Utilizando los tipos de aceros traídos recomendar las temperaturas para cada tipo de tratamientos térmicos mencionados. 2.5 Resultados 

Elaborar un cuadro donde indique el tipo de acero, el tratamiento térmico y la temperatura.

2.6 Cuestionario

1. Describir los siguientes tratamientos térmicos de los aceros e indicar la microestructura final: Recocido total, normalizado, temple y revenido. Recocido total: El tratamiento térmico de recocido es el proceso mediante el cual se calienta el acero por encima de las temperaturas de transformación a la fase austenítica seguida de un enfriamiento lento. El resultado de este lento enfriamiento es el de obtener un equilibrio estructural y de fase en los granos del metal. Dependiendo del porcentaje de carbono; luego del recocido se pueden obtener diversas estructuras tales como Ferrita+Cementita en los aceros Hipoeutectoides; Perlita en los aceros Eutectoide; y Perlita+Cementita en los aceros Hipereutectoides. Todo metal que haya sido previamente trabajado en frío, sean por medio de los mecanismos de deformación plástica por deslizamiento y por maclaje logra alterar las propiedades mecánicas de este metal. Normalizado: El hecho de enfriar rápidamente el acero hace que la transformación de la austenita y la microestructura resultante se vean alteradas, ya que como el enfriamiento no se produce en condiciones de equilibrio, el diagrama hierro-carburo del hierro no es aplicable para predecir las proporciones de ferrita y perlita proeutectoide que existirán a temperatura ambiente. Ahora, se tendrá menos tiempo para la formación de la ferrita proeutectoide, en consecuencia, habrá menos cantidad de esta en comparación con los aceros recocidos. Aparte de influir en la cantidad de constituyente proeutectoide que se formará, la mayor rapidez de enfriamiento en la normalización también afectará a la temperatura de transformación de austenita y en la fineza de la perlita. El hecho de que la perlita (que es una mezcla eutectoide de ferrita y cementita) se haga más fina implica que las placas de cementita están más próximas entre sí, lo que tiende a endurecer la ferrita, de modo que esta no cederá tan fácilmente, aumentando así la dureza. El enfriamiento fuera del equilibrio también cambia el punto eutectoide hacia una proporción de carbono más baja en los aceros hipoeutectoides y más alta en los aceros hipereutectoides. El efecto neto de la normalización es que produce una estructura de perlita más fina y más abundante que la obtenida por el recocido, resultando un acero más duro y más fuerte.

Temple: Llamamos “ACERO TEMPLADO” al acero que le hemos realizado un tratamiento térmico de endurecimiento, mejorando las propiedades mecánicas de nuestras herramientas, aumentando la resistencia mecánica y dureza, pero también su fragilidad. Entendemos por TEMPLE el enfriamiento brusco del acero. Ya hemos comentado la importancia de la asutenización en los tratamientos térmicos. Ahora vamos a ver como vamos a aprovechar ese cambio de la microestructura del acero con la temperatura (material alotrópico) en el cual todos los átomos de carbono están repartidos y solubilizados en toda la estructura de AUSTENITA. Si calentamos un acero por encima de su punto de austenización, donde la estructura cristalina que tenía a temperatura ambiente se modifica, formando cristales sólo de AUSTENITA, y lo enfriamos lentamente, la AUSTENITA se transforma en otras estructuras como la PERLITA y CEMENTITA o FERRITA dependiendo de su porcentaje de carbono. Pero si calentamos una barra de acero de pequeño espesor a la temperatura de austenización, asegurándonos su completa austenización y lo enfriamos rápidamente en agua, los cristales de austenita no tienen tiempo de transformarse en PERLITA, ni CEMENTITA, ni FERRITA… obteniendo una nueva estructura en forma de agujas denominada MARTENSITA, y en algunos casos con cristales de AUSTENITA retenida que no le ha dado tiempo a transformarse. La MARTENSITA es el constituyente típico de los aceros templados. Si la barra es de mayor espesor, la austenizamos y la enfriamos igualmente rápidamente, aparecerán de la periferia al centro los constituyentes típicos del acero templados, como son la martensita y la asutenita, pero al enfriarse más lentamente el núcleo aparecen también otras estructuras más blandas similares a la PERLITA. Revenido: El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones. El ciclo térmico se compone de las siguientes etapas: 

Calentamiento hasta una temperatura determinada pero inferior a Ac1.



Uno o varios mantenimientos a una o varias temperaturas determinadas.



Uno o varios enfriamientos hasta la temperatura ambiente (generalmente al aire, agua o aceite).

2. ¿Cuál es el objetivo de un tratamiento térmico de esferoidización? ¿En qué aleaciones se suele aplicar? el tratamiento térmico denominado esferoidizado permite que un acero de alto carbono sea más fácil de conformar y mecanizar. dar tenacidad al acero que de otra forma seria frágil. Es necesario tener un alto contenido de carbono para darle resistencia al desgaste, pues de otra manera, en la forma perlitica tendrá muy baja ductilidad. Se emplea comúnmente en materiales con alto porcentaje de carbono. Por ejemplo, cojinetes.

3. Explicar brevemente la diferencia entre dureza y templabilidad.



Templabilidad. Profundidad a que penetra en la pieza la zona templada. La templabilidad no debe confundirse con el valor máximo de la dureza que adquiere el acero como resultado del temple. Esta dureza depende principalmente del contenido de carbono.



Dureza, capacidad de una sustancia sólida para resistir deformación o abrasión de su superficie. Se aplican varias interpretaciones al término en función de su uso.

4. Complete la siguiente tabla

Acero 1035

Acero 10115

TEMPERATURA A1 TEMPERATURA A3 TEMPERATURA DE RECOCIDO COMPLETO TEMPERATURA DE NORMALIZADO TEMPERATURA DE RECOCIDO INTERMEDIO TEMPERATURA DE ESFEROIDIZACION

2.7 Informe y Criterios de Evaluación 2.7.1 El informe se debe realizar de manera escrita al terminar la práctica. 2.7.2 El informe de la práctica de laboratorio debe llevar:       

Objetivo de la práctica Marco Teórico. Procedimiento Cálculos y resultados. Fotografías Conclusiones de la práctica. Bibliografía.

2.7.3 Se evaluará: Asistencia (obligatoria a practica), Puntualidad, Disposición dentro de la práctica (Actitudinal y Aptitudinal), el informe como tal (redacción, marco teórico, cálculos y conclusiones). 2.8 Bibliografía  CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES, Donald Askeland, 1998  CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES, William D. Callister, Edil. Reverte.