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• Alexis Muñoz

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Laboratorio de Ingeniería de materiales. Grupo: 1502-C Profesor: Gonzales Urbina José Armando

Alumno:

Práctica No. 1 Temple.

Fecha de Realización: 25 de Septiembre 2017 Fecha de Entrega: 02de Octubre 2017 Semestre: 2018-I

Objetivo. 

Comprobar el efecto del contenido de carbono y del medio de enfriamiento en la dureza obtenida en un acero sometido al tratamiento de temple (templado).

Introducción El temple es un tratamiento térmico que consistente en calentar el acero a una temperatura predeterminada y mantener esta temperatura hasta que el calor haya penetrado hasta el centro de la pieza e inmediatamente enfriar rápido la pieza en el medio adecuado según el tipo de acero para obtener determinadas propiedades de los materiales. Se evita que los procesos de baja temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al sólo proporcionar una estrecha ventana de tiempo en el que la reacción es a la vez favorable termodinámicamente y posible cinéticamente. Gracias al temple se produce un material más duro por cualquiera de endurecimiento superficial o a través de endurecimiento que varía en la velocidad a la que se enfría el material. El material es entonces a menudo revenido para reducir la fragilidad que puede aumentar por el rápido enfriamiento del proceso de endurecimiento. Los objetos que pueden ser templados incluyen engranajes, ejes y bloques de desgaste. Para los aceros al carbono la temperatura de temple puede determinarse por el diagrama hierro–carburo de hierro. Por lo general para el acero hipoeutectoide debe de ser 30-50°C más alta que la temperatura critica superior y para el acero hipereutectoide, 30-50°C más alta que la temperatura critica inferior. El calentamiento del temple se realiza en hornos de acción periódica y continua, generalmente en hornos eléctricos o que funcionan a base de combustible gaseoso o líquido. La asignación de tiempo recomendado en baños de sales o de plomo es de 0 a 6 minutos. Se debe evitar a toda costa el calentamiento desigual o el recalentamiento. La mayoría de los materiales se calientan desde cualquier lugar a 815 a 900 °C. Es deseable que el medio de enfriamiento para el temple enfríe con rapidez en la zona de temperatura donde la austenita tiene poca estabilidad (600-500°C) y con lentitud en la zona de temperaturas de transformación de martensitica (300-200°C) para que no se originen esfuerzos muy elevados que puedan deformar o agrietar el material. Algunos de los medios de enfriamiento de temple son:



Agua:

    

Soluciones salinas Aceites Plomo Gases Sales fundidas

Cuando la composición del acero se desconoce, será necesaria una experimentación para determinar el rango de temperaturas de temple. El procedimiento a seguir es templar un determinado número de muestras del acero a diferentes temperaturas y medios de temple y observar los resultados mediante pruebas de dureza o al microscopio. La temperatura y medio de temple adecua serán los que den como resultado el mayor aumento en la dureza y en otras propiedades sin ocasionar fracturas o deformaciones.

Material y equipo.         

Barras de acero NOM-1045 y NOM-1060. Mufla (horno). Recipiente para contener los medios de temple. Microscopio metalográfico. Durómetro. Pinzas de sujeción. Guantes de asbesto Reactivo de ataque para el acero (Nital al 2%). Agua y aceite mineral.

Procedimiento 1.- Corte 3 probetas de acero NOM-1045 y 3 probetas de acero NOM-1060 con una longitud aproximada de 2cm. 2.- Desbaste las 6 probetas con papeles lijas de número 220, 320, 400, 500, 600 y 1000. 3.- Pula 2 probetas, una de acero NOM-1045 Y otra de acero NOM-1060. 4.- Ataque químicamente las dos probetas seleccionadas con el reactivo. 5.- Observe al microscopio las dos probetas y dibujar la microestructura observada a 400X.

6.- Con ayuda del durómetro Rockwell mida la dureza de ambos aceros. 7.- Caliente las seis probetas en la mufla a una temperatura comprendida entre 850 7 900°C durante 20 minutos. 8.- Cuando las probetas estén listas para el temple, tomar una de las probetas de acero NOM-1045 con las pinzas e introdúzcala en el recipiente con agua, agitando en forma de “ocho” dentro del medio de temple durante unos pocos minutos hasta que se enfrié, haga lo mismo con la probeta de acero NOM-1060, repita el procedimiento utilizando aceite como medio de temple, por último, las dos probetas restantes (una de cada acero) se sacan del horno y se dejan enfriar al aire. 9.- Pulir y atacar con el mismo reactivo las probetas. 10.- observar al microscopio todas las probetas y dibuje lo observado a 400X.

Templadas en agua. Acero NOM-1045

Acero NOM-1060

Templado en aceite Acero NOM-1045

Acero NOM-1060

Templado en aire. Acero NOM-1045

11.- Practique la prueba de dureza a todas las probetas.

Acero NOM-1060

Cuestionario 1.- ¿Qué es un tratamiento térmico? Es una secuencia de calentamientos y enfriamientos cuidadosamente controlados y que se aplican a una aleación en estado sólido con la finalidad de obtener ciertas propiedades, cuando se habla de aceros los tratamientos térmicos más importantes son: Endurecer:    

Temple y revenido. Temples interrumpidos. Martemplado. Austentado.

Ablandar:  Normalizado,  Recocido.  Globulizado.

2.- ¿Qué es un temple y cuál es su objetivo? Es un tratamiento térmico que se aplica a los aceros y a algunas aleaciones no ferrosas y cuyo objetivo es aumentar la dureza y resistencia mecánica de la aleación, sin embargo la ductilidad y la tenacidad se reduce drásticamente.

3.- ¿Qué es un temple completo y qué es un temple incompleto? Completo: se aplica a los aceros hipoeutectoides, consiste en calienta la pieza hasta la temperatura de temple y seguidamente se enfría en el medio adecuado, así se obtiene como elemento constituyente martensita. Incompleto: se aplica a los aceros hipereutectoides se calienta la pieza hasta la temperatura de temple, transformándose la perlita en austenita y quedando intacta la cementita. Después de enfriar, la estructura resultante estará formada por martencita y cementita.

4.- ¿Cuáles son los medios de enfriamiento que se emplean en el temple y de que factores depende la elección de estos? Como el medio ideal no existe, se han empleado numerosos productos enfriantes en cuyo poder templante influyen los factores siguientes:  Temperatura inicial.  Calor especifico.  Densidad del material Los medios de enfriamiento usados en los aceros son:     

Agua. Aceites. Plomo. Gases. Sales fundidas.

Todos estos medios ya fueron anteriormente explicados en la introducción.

5.- Haga una tabla de los resultados obtenidos. Antes del temple.

Acero

PRUEBA 1

PRUEBA 2

PRUEBA 3

NOM-1045

72 Rb

72 Rb

72.5 Rb

NOM-1060

68 Rb

68.5 Rb

69 Rb

Tabla de resultados de dureza antes del temple.

Después del temple.

Acero

PRUEBA 1

PRUEBA 2

PRUEBA 3

NOM-1045

58 Rc

59 Rc

60 Rc

NOM-1060

63 Rc

64 Rc

63 Rc

Tabla de resultados de dureza, templada en agua.

Acero

PRUEBA 1

PRUEBA 2

PRUEBA 3

NOM-1045

16 Rc

14 Rb

16 Rc

NOM-1060

31 Rc

30 Rc

29 Rc

Tabla de resultados de dureza, templada en aceite.

Acero

PRUEBA 1

PRUEBA 2

PRUEBA 3

NOM-1045

8 Rc

8.5 Rc

8.1 Rc

NOM-1060

14 Rc

16 Rc

14 Rc

Tabla de resultados de dureza, templada en aire.

6.- Para la mayoría de los propósitos donde el acero al carbono debe ser endurecido. ¿Cuál es el rango de contenido de carbono que es utilizado? ¿Por qué? Regularmente se suelen endurecer aceros al carbono en el orden de .35 a .65%C. esto se debe a que si contiene menos contenido de carbono de .35% el tratamiento térmico no le servirá de mucho pues su dureza no se verá afectada drásticamente pero puede que llegue a caer al orden de .2%C que es el límite aproximado para que un acero sea templable en el sentido que de martensita por enfriamiento rápido. 7.- En el templado ¿Qué determina la máxima dureza que puede obtenerse en una pieza de acero? Principalmente influye el contenido de carbono que contiene el acero a templar, pero también es muy importante tomar en cuenta el calentamiento y enfriamiento controlado, es decir, se debe aplicar un buen temple en el medio correcto para cada material, así se puede garantizar una buena dureza. 8.- ¿Por qué no debe calentarse el acero demasiado arriba de su temperatura critica superior antes de ser enfriado?

No es recomendable debido a que la trasformación de austenita no se dará completamente y el material no obtendrá las propiedades que se desean. Por otra parte si se calienta más arriba de su temperatura critica superior el material tendera a ponerse demasiado duro y al enfriarlo en cualquier medio este corre el riesgo de fracturarse, debido a que los materiales al ponerse demasiado duros y rebasar ese límite tienden a convertirse en materiales blandos por el “estrés” que sufre el material.

9.- ¿Qué es la velocidad critica de enfriamiento? Es la velocidad mínima de enfriamiento que permite obtener una estructura 100% martensitica, esta velocidad depende de:  La seriedad de temple.  Espesor de la pieza.  Elementos de aleación.

10.- ¿Para qué se adicionan elementos aleantes a los aceros? Principalmente se añaden cromo y otros elementos aleantes que contienen gran afinidad por el oxígeno y reaccionan con el formando una capa pasivadora evitando así la corrosión del hierro y dando principalmente mejores propiedades mecánicas.

11.- Explique porque no es deseable la oxidación en un tratamiento térmico. No es recomendable debido a que principalmente el oxígeno provoca la oxidación de las superficies metálicas y existe una descarburación que provoca la formación de pequeñas escamas en la superficie del material, las cuales pueden provocar que no se llegue a las propiedades mecánicas esperadas y exista una ligera alteración en estas.

12.- Explique porque no es deseable la descarburación en un tratamiento térmico No es recomendable debido a que se pierden algunas propiedades mecánicas como lo san la resistencia y la ductilidad del acero y se forman pequeñas grietas sobre la superficie del acero.

13.- ¿Qué ventajas proporciona un calentamiento previo (precalentamiento) antes de ser templado? Se obtiene la ventaja de que el acero se “relaja” y se puede trabajar mejor durante el temple, la microestructura del acero al calentarse previamente se “excita” y esto provoca que durante el temple los cambios de fase sean más controlados y obtengamos mejores propiedades mecánicas.

14.- ¿Qué ventajas se obtienen al templar en baños de sal nuestras probetas? Los baños de sal se utilizan regularmente en tratamientos isotérmicos, los baños de sal brindan mejores propiedades debido a que el enfriamiento es más rápido y por lo tanto más enérgico, debido no solo al mayor calor específico de las soluciones respecto al agua pura, sino también porque debido a la evaporación, las soluciones salinas cristalizan y sus cristales, dada las altas temperaturas estallan rompiendo el velo de vapor que circunda la pieza.

15.- ¿A qué se deben los cambios dimensionales ocasionados al templar el acero? Se deben principalmente a que la microestructura del acero está siendo sometida a una gran cantidad de energía al ser calentada, por ende existen cambios de fase dentro de la estructura y esto se ve reflejado en que el acero se comprime o se expande, algunas veces estas deformaciones son elásticas y el acero al enfriarse vuelve a su estado normal, pero muchas veces las deformaciones son plásticas, es decir, el acero no vuelve a su estado normal.

Conclusiones En conclusión podemos decir que el objetivo de la práctica se cumplió, al finalizar la práctica pudimos observar los cambios en la microestructura de los aceros y pudimos dar una explicación cualitativa de que es lo que sucede con el acero al ser templado.

Debido a que se tuvieron complicaciones con el lijado de las probetas la práctica se realizó en un periodo mucho mayor al esperado pero finalmente se obtuvo lo que se quería. Gracias a la ayuda del profesor y de los conocimientos propios se pudo entender a la perfección la finalidad del temple en un acero sus ventajas y sus desventajas.

Bibliografía   

https://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acero http://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu/index.php/revistaim/article/viewFile /395/735 http://profefelipe.mex.tl/frameset.php?url=/