• Author / Uploaded
• Wilfredo Villalobos

Citation preview

Mecánica de Materiales

20290

Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

GRUPO: “B”

FECHA:18/06/2017

Página 1 de 9

Curso: MECÁNICA DE MATERIALES

Laboratorio N°8 TRATAMIENTOS TÉRMICOS

alumnos

Nombres y apellidos Wilfredo Villalobos Aguilar Marco Quispe Díaz Cesar Maquera Leon Emanuel Bedoya Rivadeneyra Alberto Pinto Guillen Marcos Hancco Ccapa Huaraca Valeriano Diego Grupo: “B” Especialidad:

Fecha de entrega: Profesora:

Experiencia

Anexo

O&L

Mantenimiento de Maquinaria Pesada Nota:

23/06/2017 Ingeniera: Artemia Loayza Arguelles,

Mecánica de Materiales Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

FECHA:18/06/2017

20290 GRUPO: “B” Página 2 de 9

1. Objetivos:  

Conocer y entender la influencia de la temperatura en las propiedades mecánicas de los aceros. Tener un mayor conocimiento de los materiales según su estructura lo que lo conforma como pieza.

2. Fundamento teórico: Tratamientos térmicos Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.

Propiedades mecánicas Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada. Entre estas características están: 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 material para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV), etc. Dureza Vickers mediante la prueba del mismo nombre. También puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.

Mecánica de Materiales Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

FECHA:18/06/2017

20290 GRUPO: “B” Página 3 de 9

Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros, sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad debe tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química, se llama alotropía y es la que justifica los tratamientos térmicos. Aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo con el tratamiento que se le dé al acero, dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los micro constituyentes que compondrán el acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es, porcentaje de carbono y de hierro (Fe3)) y la temperatura a la que se encuentra se puede observar en el diagrama hierro-carbono.

Propiedades mecánicas del acero El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica. Los otros principales elementos de composición son el cromo, el wolframio, el manganeso, el níquel, el vanadio, el cobalto, el molibdeno, el cobre, el azufre y el fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o a la combinación de ellas, constituyentes. Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho, depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos como del tipo de tratamiento térmico.

Tratamientos térmicos del acero El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos. Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:

Mecánica de Materiales Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

FECHA:18/06/2017

20290 GRUPO: “B” Página 4 de 9

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera. Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento. Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de autenticación (800925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas. Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

Mecánica de Materiales

20290

Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

GRUPO: “B”

FECHA:18/06/2017

Página 5 de 9

3. Seguridad (equipo de protección personal): Nombre:

Lentes de seguridad

Zapatos de seguridad:

Guantes de seguridad:

Mameluco:

Imagen:

Mecánica de Materiales Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

FECHA:18/06/2017

20290 GRUPO: “B” Página 6 de 9

4. Análisis de trabajo seguro ATS: N°

Pasos Básicos del trabajo a seguir

metalografía Daño (riesgo) presente en cada paso.

1.

Ingreso al laboratorio de mecánica de materiales

El ingreso de la manera desordenada provoca empujones y golpe unos con otros o tropiezos.

2.

Prestar mucha atención a la explicación del laboratorio que se llevará a cabo en ese momento.

El no prestar atención a la explicación puede provocar malos procedimientos.

Control de riesgo Mantener el orden, la calma en todo momento y respeto entre los estudiantes. Llevar siempre un blook de apunte y tomar los puntos más importantes de la clase para después aplicarlos durante la experiencia.

Evitar las caídas de los Podemos usar varios Llevar a cabo con el elementos a usar ya que se elementos de laboratorio teniendo en pueden llegar a dañar con los limpieza y así poder 3. cuenta a la explicación que golpes. mantener limpio se dio y seguir la guía al pie Mantener limpio el modulo nuestros lugares de de la letra. durante el procedimiento de trabajo. la experiencia Grupo: “B” Coordinador del grupo: Wilfredo Villalobos Especialidad: Mantenimiento de Maquinaria Pesada (C2)

Mecánica de Materiales

20290

Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

GRUPO: “B”

FECHA:18/06/2017

Página 7 de 9

5. Parte experimental     

Recolectar las probetas de acero ya preparadas con las medidas de 2.5 cm. Calentarlas o darle un tratamiento térmico a las probetas de acero. Enfriarlas en aceite tres probetas y tres en agua para darles diferentes tratamientos. Medir la dureza mediante la prueba de Vrickeets. Analizar los datos.

6. Materiales e instrumentos Nombre:

refracta dora

probetas

soplete

Imagen:

Mecánica de Materiales

20290

Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

GRUPO: “B”

FECHA:18/06/2017

Página 8 de 9

7. Procedimiento experimental  Calentar las tres probetas con un soplete de oxiacetilénico hasta que esté de color rojo, rojo cereza y anaranjado y luego enfriarlo en agua.  Posteriormente calentar las probetas restantes con el soplete pero esta vez lo enfriaremos en aceite.  Limpiar las probetas.  Etiquetar las probetas para no confundirnos.  Medir la dureza de las probetas. Probeta

En agua

Rojo

Rojo cereza

Naranja

En aceite

Mecánica de Materiales Tema: preparación de probetas y metalográfica nota

PFR

FECHA:18/06/2017

20290 GRUPO: “B” Página 9 de 9

 Análisis de datos: podimos ver que cuando se izó el tratamiento a las probetas y enfríalas en distintos fluidos como es el agua y el aceite cambia sus propiedades de las probetas como se puedo demostrar al momento de medir su dureza de cada probeta.

8. Conclusiones  

  

Existen dos variables en el presente experimento, la temperatura de las probetas y el meto de enfriamiento, pudiendo ser por agua, aceite o por aire. La probeta con más dureza es la que se calienta más y se enfría en aceite; esto nos indica que la dureza depende directamente de la temperatura y el tipo de enfriamiento. Concluimos que la probeta con menos dureza fue la obtenida de color rojo cereza enfriada en agua. Concluimos que a mayor temperatura mayor dureza. En aceite las probetas de acero adquieren mayor dureza.

9. Cuestionarios 

¿Qué relación tiene la temperatura de calentamiento y la dureza? En la experiencia se pudo observar que a una mayor temperatura, da como resultado una mayor dureza.



¿Qué sucede si calentamos demasiado la probeta? En exceso de calentamiento podría deformar la probeta además perdería sus propiedades.