• Author / Uploaded
• rafaga9012

• Categories
• Tratamiento térmico
• Recocido (Metalurgia)
• Acero
• Industrias
• Metales

Citation preview

Laboratorio de tratamientos térmicos

LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS RECOCIDO Y NORMALIZADO

ELKIN JAVIER ESPINOSA GARCIA 2080611 KATHERYNNE SIERRA HERRERA 2082260

PRESENTADO A: EDGAR FARFAN

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERIA METALÚRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES Bucaramanga, febrero 13 – 2012

Laboratorio de tratamientos térmicos INTRODUCCIÓN El recocido consiste en el calentamiento del acero a una temperatura adecuada seguido de un enfriamiento lento en el interior del horno, este tratamiento térmico se aplica a las piezas forjadas, chapas o alambres trabajados en frio y a piezas moldeadas por fusión. Su propósito es: Eliminar tensiones internas, producidas por algún tratamiento previo, ablandar el acero para conseguir ciertas especificaciones mecánicas o facilitar el mecanizado, disminuir el tamaño de grano o conseguir una determinada microestructura. Existen varias clases de recocido, los diferentes recocidos que se emplean en la industria se pueden son tres: recocidos con austenización completa, recocidos subcríticos y recocidos con austenización incompleta. Recocidos de austenización completa En este caso el calentamiento se hace a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior y luego el material se enfría muy lentamente. Sirve para ablandar el acero y regenerar su estructura. Recocidos subcríticos El calentamiento se hace por debajo de la temperatura critica inferior A1, no teniendo tanta importancia como en el recocido de austenización completa la velocidad de enfriamiento, pudiendo incluso enfriarse el acero al aire sin que se endurezca. Por medio de este tratamiento se eliminan las tensiones del material y se aumenta su ductilidad. Se pueden distinguir tres clases de recocidos subcríticos: a) de ablandamiento, b) contra acritud y c) globular. A continuación se presentan cada uno de ellos.  Recocido de ablandamiento Se ablanda el acero por un procedimiento rápido y económico, no se suelen tener las mejores durezas, pero son suficientes para mecanizar perfectamente los materiales. Consiste en calentar el acero hasta una temperatura, que siendo inferior a la crítica Ac1 sea lo más elevada posible y enfriar luego al aire.  Recocido contra acritud Se efectúa a temperaturas de 550˚C a 650˚C, y tiene como propósito aumentar la ductilidad de los aceros de poco contenido de carbono estirados en frio. El enfriamiento suele hacer al aire.  Recocido subcrítico globular Consiste en someter un acero a un calentamiento a temperaturas inferiores pero muy próximas a la crítica Ac1 pudiendo luego enfriarse el acero al aire. Su propósito es obtener en los aceros al carbono y de baja aleación una estructura globular de muy baja dureza. Recocidos de austenización incompleta Son tratamientos que se realizan a los aceros al carbono o aleados, de más de 0.50% de carbono, para ablandarlos y mejorar su maquinabilidad. Consiste en calentamientos prolongados a temperaturas intermedias entre la crítica superior y la inferior, seguidos siempre de un enfriamiento lento. El fin de estos recocidos es obtener la menor dureza posible y una estructura microscópica favorable para el mecanizado de las piezas. Normalizado Este tratamiento consiste en un calentamiento a temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior, seguido de un enfriamiento en aire tranquilo. Se aplica para piezas que han sufrido trabajos en caliente, trabajos en frio, enfriamientos irregulares o sobrecalentamientos, y también sirve para destruir los efectos de un tratamiento anterior defectuoso. Por medio de este tratamiento se eliminan tensiones internas y se uniformiza el tamaño de grano del acero.

Laboratorio de tratamientos térmicos OBJETIVO GENERAL 

Mostrar la realización y los efectos de los tratamientos térmicos de recocido y normalizado y la diferencia entre los dos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Identificar los microconstituyentes presentes en el acero AISI-SAE 1060 después de ser sometido a un tratamiento térmico de recocido y de normalizado.



Analizar las diferencias existentes las probetas del acero SAE/AISI 1060 sometidas a recocido y a normalizado.



Explicar el cambio microestructurales que sufre el acero AISI-SAE 1060 ante un enfriamiento al aire y dentro del horno.



Analizar como son afectadas las propiedades mecánicas del acero SAE/AISI 1060 luego ser sometidas ha recocido y normalizado.

EQUIPO Y MATERIALES UTILIZADOS

 Hornos eléctrico tipo mufla

 Microscopio óptico.

 Lija desde el #180 hasta el #600 y respectivos paños.

 Durómetro Wilson.

Laboratorio de tratamientos térmicos Materiales        

7 probetas de ACERO SAE/AISI 1060. Horno pequeño (mufla). Equipo de seguridad (pechera, guantes, careta). Medios de enfriamiento: Aire y dentro del horno. Equipo para preparación de muestras metálicas. Reactivo para el ataque químico (Nital). Microscopio óptico. Durómetro.

PROCEDIMIENTO

Preparamos 7 probetas de acero AISI/SAE 1060

Tuvimos

1 Probeta de referencia.

Introdujimos 3 probetas

Horno (mufla) a temperatura de 600 ºC, 750ºC y 950ºC

Introdujimos 3 probetas

Horno (mufla) a temperatura de 600 ºC, 750ºC y 800ºC

Normalizado Enfriamos al aire

Para cada probeta

Realizamos análisis metalografico (Norma ASTM E3).

Hicimos prueba de dureza HRC (Norma ASTM E18).

Análisis y discusión de resultados.

Recicido Enfriamos en el horno

Laboratorio de tratamientos térmicos

RESULTADOS 1. DUREZA En la siguiente tabla de datos se resumen los valores de dureza (HRC) de las probetas enfriadas en diferentes tipos de enfriamiento, para el acero SAE/AISI 1060. TEMPERATURA Estándar 600°C Normalizado 750°C Normalizado 950°C Normalizado 600°C Recocido 750°C Recocido 950°C Recocido

DUREZA 1 [HRA] 57,0 49,0 52,5 57,0 48,0 48,5 54,0

DUREZA 2 [HRA] 56,0 50,0 53,0 60,0 50,5 48,5 54,0

DUREZA 3 [HRA] 56,5 49,0 52,5 59,0 50,5 47,5 54,5

DUREZA PROMEDIO 56,5 49,5 53,0 59,0 50,0 48,0 54,0

2. METALOGRAFIA -

PROBETA N◦1: Referencia

Fig. 1 Micrografía tomada a 500x

Fig. 2 Micrografía tomada a 1000x

Fig. 3 Micrografía tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos térmicos

-

PROBETA N◦2: Normalizado a 600ºC

Fig. 4 Micrografía tomada a 500x

Fig. 5 Micrografía tomada a 1000x

Fig. 6 Micrografía tomada a 2000x

-

PROBETA N◦3: Normalizado a 750ºC

Fig. 7 Micrografía tomada a 500x

Fig. 8 Micrografía tomada a 1000x

Laboratorio de tratamientos térmicos

Fig. 9 Micrografía tomada a 2000x

-

PROBETA N◦4: Normalizado a 950ºC

Fig. 10 Micrografía tomada a 500x

-

Fig. 11 Micrografía tomada a 1000x

PROBETA N◦5: Recocido a 600ºC

Fig. 12 Micrografía tomada a 500x

Fig. 13 Micrografía tomada a 1000x

Laboratorio de tratamientos térmicos

Fig. 14 Micrografía tomada a 2000x

-

PROBETA N◦6: Recocido a 750ºC

Fig. 15 Micrografía tomada a 500x

Fig. 16 Micrografía tomada a 1000x

Fig. 17 Micrografía tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos térmicos -

PROBETA N◦7: Recocido a 950ºC

Fig. 18 Micrografía tomada a 500x

Fig. 19 Micrografía tomada a 1000x

Fig. 20 Micrografía tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos térmicos ANALISIS DE RESULTADOS

ANALISIS METALOOGRAFICO: PROBETA N◦1: ESTANDAR

Inclusiones no metálicas u óxidos

Ferrita (α)

Perlita (Ferrita + Cementita)

Composición: C: 0.55 – 0.65, Mn: 0.60-0.90, P máx.: 0.040, S máx.: 0.050, Si: 0.20-0.40

Este es un acero con un porcentaje aproximado de 0.6 % de carbono, en su microestructura es visible y está indicado cada uno de los microconstituyentes que componen la microestructura, este acero este compuesto por ferrita, perlita, y al parecer tiene unos granos algo oscuros de los cuales con mi criterio pensaría que se tratarían que son inclusiones no metálicas o tal vez óxidos.

Laboratorio de tratamientos térmicos PROBETA N◦2: ACERO SAE/AISI 1060 NORMALIZADO A 600◦C Es evidente observando la micrografía estándar y la micrografía del acero sometida a normalizado, que estas tienen sus diferencias de grano, a través de la observación pude ver que los granos en la microestructura normalizada a 600◦C tiene granos de mayor tamaño los cuales por su color podría decir que son de ferrita, estos granos son el resultado de subir la temperatura a una temperatura superior a la de recristalizacion y haberse dejado a temperatura ambiente, dando lugar a que lo granos crezcan haciendo a su vez que las propiedades mecánicas (dureza) disminuyan por que tienen granos más grandes.

PROBETA N◦3: NORMALIZADO A 750◦C Analizando la micrografía de la probeta normalizada a 750◦C y comparándola con la probeta estándar, fue evidente que el crecimiento de los granos es bastante apreciable, se ve que la formación de ferriita aumento sustancialmente a diferencia de la probeta normalizada a esta temperatura. A demás todo esto se puedo constatar comparando cada uno de los valores de dureza obtenidos, ya que en las pruebas de dureza la probeta normalizada tuvo un valor inferior de dureza a diferencia de la probeta estándar, esto comprueba que al dejarse la probeta después de esa temperatura de recristalizacion y dejarla a temperatura ambiente, lo granos van a crecer dando lugar a que la probeta pierda dureza, debido a que los granos grandes y la gran cantidad de ferrita dan lugar a que el material se deje más fácilmente ser penetrado por qué no presenta muchos obstáculos, caso contrario ocurre cuando los granos son pequeños, aun que cabe aclarar que en este caso de normalizado los granos van a ser inferiores a los granos del normalizado anterior a 600◦C.

PROBETA N◦4: NORMALIZADO A 950◦C Analizando las micrografías del normalizado a 950◦C, es evidente que esta es bastante diferente a comparación de la probeta estándar, debido a que esta microestructura tiene mayor formación de perlita, y a demás los granos de ferrita han disminuido de tamaño, todo esto se constata con la prueba de dureza ya que en este caso del normalizado a tal temperatura nos da como resultado un acero más duro. Como sabemos la perlita tiene mejores propiedades de dureza que la ferrita.

Laboratorio de tratamientos térmicos PROBETA N◦5: RECOCIDO A 600◦C Analizando las micrografías de recocido a 600◦C y comparándolas con las micrografías estándar, es evidente como la cantidad de ferrita forma crece y como el área de esta es más extensa que el área de la ferrita en la probeta estándar, se puede ver al analizar las graficas que en esta probeta alcanza a haber difusión de los átomos, debido a que el tiempo de enfriamiento es bastante prolongado, dando lugar a que se forme mayor cantidad de ferrita, el microocontituyente con más bajas propiedades de dureza, el componente mas dúctil. PROBETA N◦6: RECOCIDO A 750◦C En esta micrografia es bastante evidente la formación de ferrita, se ve claramente el aumento de la cantidad de ferrita en la micrografía, y esto da como resultado una menor dureza, se puede ver en los resultados de dureza que esta probeta fue la que obtuvo menor dureza a diferencia de los otros tipos de enfriamiento, debido a la cantidad de ferrita, se sabía que el recocido era un procedimiento de enfriamiento bastante lento, dando lugar a que se forme mayor cantidad de ferrita que en el normalizado ya que en el enfriamiento en el horno es bastante lento, dando lugar a que ocurra el fenómeno de difusión y así a su vez se forma bastante ferrita, dándole a la piezas propiedades bajas de dureza y a demás luego de la cristalización da lugar a formar granos de ferriita mas grandes a diferencia de la probeta estándar.

PROBETA N◦7: RECOCIDO A 959◦C

En esta micrografía se puede ver muy bien la formación de los microconstituyentes( ferrita y perlita) y los tamaños de granos, se hace bastante evidente el crecimiento de los granos formados por ferrita, en la micrografía se ven que los granos blancos, es decir lo granos de ferrita que han crecido, todo esto se comprueba con la prueba de dureza la cual nos da un resultado menor de dureza para la prueba de recocido a 950◦C a diferencia de la probeta estándar, en la cual se obtiene un dato de mayor dureza, con esta micrografía y sus resultados de dureza se ve cómo influye el tiempo de enfriamiento, el medio y como estas variables influyen en la formación de ferrita y perlita, dando lugar a obtener propiedades mecánicas diferentes en las piezas sometidas a recocido.

Laboratorio de tratamientos térmicos

ANALISIS DE DUREZA:

ACERO SAE/AISI 1060 70 60

Dureza [HRC]

50 40 30 20 10 0 Estandar

600°C normalizado

750°C normalizado

950°C 600°C recocido 750°C recocido 950°C recocido normalizado

Tipo de enfriamiento con su respectiva temperatura

FIGURA 21: Grafica comparativa de los diferentes tipos de enfriamiento a diferentes temperaturas con sus durezas respectivamente obtenidas experimentalmente. Analizando la grafica que se obtuvo al expresar los datos obtenidos en la práctica, se pudo verificar y constatar lo que la teoría y la microestructura nos indicaba. Es evidente como al aplicar cada uno de los tratamientos térmicos, tales como el recocido y normalizado, la dureza va a cambiar al igual que su microestructura, estos datos nos muestra como al aplicar cada uno de estos tratamientos las tensiones de la probeta estándar van a disminuir, dando lugar a que por ultimo obtengamos durezas inferiores a la que se tenía inicialmente en la probeta estándar. También, al comparar las durezas obtenidas en los dos tipos de enfriamiento (recocido y normalizado) se pudo verificar las parte teórica, según la cual las piezas después de estar por encima de una temperatura de recristalizacion se dejan en el horno tal como es el caso de recocido, o se deja al aire libre tal como es el caso del normalizado, vas a obtenerse durezas diferentes, en el caso del recocido se van a obtener indicadores de dureza inferiores a las probetas enfriadas en el aire, debido a que el tiempo de enfriamiento es menor, ya que cuando se aplica el

Laboratorio de tratamientos térmicos calentamiento, la probeta se deja en el horno hasta que se enfríe, caso diferente ocurre en el normalizado, ya que la probeta al estar a expuesta a una temperatura ambiente, el aire circundante va a absolver mas la energía dando lugar a que la probeta pierda más rápido el calor en el normalizado que en el recocido.

Además, se puede también hacer un análisis comparativo entre los mismos tipos de enfriamiento, pero con probetas que fueron calentadas a temperaturas diferentes, tales como 600, 750 y 950 ◦ C, se puede ver a través de la grafica 21, que las probetas enfriadas a mayor tempera aumentaron de dureza, es decir se acercaron mas sus valores de dureza a los de la probeta estándar. La teória que nos indica que: “al aumentar la temperatura de recristalizacion, necesita menos tiempo para completar la cristalización”, esto ocurrió tomando como ejemplo el recocido a 600◦C y el recocido a 950◦C, en tal caso se puede ver que la dureza en el recocido a 950◦C es mayor debido a que esta probeta fue llevada a tal tempera, dando lugar a que esta recristalice más rápido, lo cual conlleva a que lo granos crezcan y queden de un tamaño superior al tamaño de la probeta recocida a 600◦C, en este caso la probeta al recristalizar más despacio, alcanza a obtener granos de mayor tamaño dando a lugar a que en los resultados de dureza sean inferiores a los otros normalizado a temperaturas mayores.

Laboratorio de tratamientos térmicos

CONCLUSIONES 

A través de la practica y su respectivo análisis metalografico se pudo llegar a la conclusión de que la tempera antes de ser enfriada la pieza es una variable bastante importante a tener en cuenta cuando se quieren lograr determinadas propiedades mecánicas del acero.



Se pudo ver que con el normalizado se consiguen mejores propiedades mecánicas en este acero a diferencia del recocido, debido a que el tiempo de recocido es bastante prolongado dando lugar a que alcancen a difundir los átomos y que por ende se obtengan propiedades menores de dureza que en el normalizado.



Se puede llegar a la conclusión de que dependiendo del tipo de enfriamiento van a hacer variar el tamaño de grano, dando lugar a obtener un tamaño menor o mayor en el tamaño de grano dependiendo de la temperatura a la cual fue llevada la pieza antes de ser enfriada al aire o dentro del horno y por ende obtienen propiedades de dureza diferentes. En el caso del recocido a 950◦C el tamaño de grano aumenta sustancialmente a diferencia del recocido a 600◦C.



También se puedo evidenciar con las experiencias que las tensiones internas de las piezas disminuyeron al ser aplicados estos tratamientos térmicos, todo esto fue evidente analizando la micrografía y los resultados de dureza.

Laboratorio de tratamientos térmicos

BIBLIOGRAFIA