DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA
TECNOLOGIA DE MATERIALES
ING.OROZCO GABRIEL
INFORME DE PRUEBAS DE EL ACERO AISI-SAE 1018 Autores: Moreno Jonathan Jonathan Romero Francisco Francisco Muso Erik
Sangolquí, 01 de Octubre del 2013
INTRODUCCIÓN A través de la historia el hombre ha tratado de mejorar las materias primas, añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los resultados ideales para las diversas construcciones. Dado el caso de que los materiales más usados en la construcción no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones óptimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos. En la actualidad, la vida de un ingeniero mecánico está ligada completamente al manejo de tablas y valores previamente determinados, sabiendo interpretarlos para una cierta aplicación, pero más allá de entender, lo que pretendemos en el siguiente trabajo es verificar que el material adquirido (acero SAE- AISI 1018) cumplan con los valores asignados en dichas tablas y con esto asegurar que en verdad estamos trabajando con el material adquirido. En el primer capítulo se trata el tema de los acero dando a conocer sus propiedades, aplicaciones, procesos de producción y obtención, materias prima, características.
.
En el segundo capítulo se define conceptos relacionados a las propiedades que se verificaran en el siguiente trabajo. En el tercero capítulo se tratara del acero AISI-SAE 1018 que nos compete dando a conocer sus aplicaciones, características, propiedades químicas físicas mecánicas etc. Algunas de las cuales verificaremos. En el cuarto capítulo daremos a conocer los resultados de los ensayos realizados con sus respectivas normas adamas de ponerlos en tablas paraqué así sea más fácil entenderlos y compararlos en el siguiente capítulo. En el quinto capítulo por medio de tablas compararemos los valores obtenidos experimentalmente con los valores teóricos y definiremos si el material adquirido corresponde o no al acero SAE- AISI. 1018 y a las especificaciones de las tablas.
CAPITULO 1 El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleación de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades, puede contener también otros elementos. Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. En las décadas recientes, los ingenieros y arquitectos han estado pidiendo continuamente aceros cada vez más resientes, con propiedades de resistencia a la corrección; aceros más saldables y otros requisitos. La investigación llevada a cabo por la industria del acero durante este periodo ha conducido a la obtención de varios grupos de nuevos aceros que satisfacen muchos de los requisitos y existe ahora una amplia variedad cubierta gracias a las normas y especificaciones actuales.
A.
Definición El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre
0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades. Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes
del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas con intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita. B. Características Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:
Su densidad Su densidad media es de 7850 kg/m³.
En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
El punto El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta
frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje
de
carbono
y
de
otros
aleantes.
(excepto
las
aleaciones eutécticas aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido 15
funde a 1.650 °C. °C.
Su punto de ebullición de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.
Es un material muy tenaz, muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.
Relativamente dúctil. Relativamente dúctil. Con Con él se obtienen hilos h ilos delgados llamados llamados alambres. alambres.
Es maleable. Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño. estaño.
Permite una buena mecanización buena mecanización en máquinas en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.
Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, memoria, y se deforman al sobrepasar su límite su límite elástico.
La dureza La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado el templado del acero, aplicable acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado,
denominados aceros
rápidos que
contienen
cantidades
significativas
de cromo, de cromo, wolframio, wolframio, molibdeno molibdeno y vanadio. vanadio.
Los
ensayos
tecnológicos para medir la dureza son Brinell, son Brinell, Vickers Vickers y Rockwell, Rockwell, entre otros.
Se puede soldar puede soldar con facilidad.
La corrosión La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos
para
intemperie
(en
ciertos
ambientes)
o
los aceros los aceros
inoxidables.
C. Materias primas del acero
La composición de un acero viene definida por su fórmula química, fundamentalmente hierro y carbono, así como la presencia de una variada gama de metales que aportan las características especiales y necesarias para cad a tipo de utilización. Para la elaboración del acero en horno eléctrico (hoy en día el más usado) se parte de chatarra seleccionada que se mezcla con ferroaleaciones para obtener la composición química y especificación deseada, siendo imprescindible la adición de otros elementos, denominados fundentes, que colaboran en el proceso de obtención del acero absorbiendo
y eliminando los elementos indeseables. 1) La chatarra La principal materia prima en la fabricación del acero en horno eléctrico es la chatarra, cuyo coste puede presentar el 50% de los costes de producción de una palanquilla de acero al carbono, y cuyas propiedades y características van a repercutir en el producto final obtenido.
2) Las ferroaleaciones
Las ferroaleaciones son combinaciones de hierro con manganeso y silicio, principalmente, y de bajo contenido en fósforo y azufre, que se añaden en el baño para conseguir la composición final deseada en el acero. En ocasiones se añaden metales puros. Los más utilizados suelen ser el níquel, cobalto, cobre y aluminio.
3)
Los fundentes
La principal función de los materiales fundentes es la formación de una escoria que recoja, durante los procesos de fusión y afino, los elementos que se introducen con la carga que pueden ser perjudiciales para el acero final, dejando el baño limpio de impurezas. El fundente más utilizado es la cal, que puede incluso inyectarse en polvo con oxígeno en el horno a través de una lanza, fluyendo rápidamente sobre la escoria y disolviéndose en la misma.
CAPITULO 2 En este capítulo se define conceptos relacionados a las propiedades que se verificaran en el siguiente trabajo y los métodos que se utiliza para obtener estos valores y demás conceptos necesario para estos ensayos. A) Tratamiento Térmico Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc., de los metales los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar
sus
propiedades
mecánicas,
especialmente
la dureza, la dureza,
la
resistencia y
la elasticidad. la elasticidad. Los Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero el acero y la fundición, la fundición, formados formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos. B) 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 calent amientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada. Entre estas características están:
Resistencia al desgaste: Es desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.
Tenacidad: Es Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).
Maquinabilidad: Es Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
Dureza: Es 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 mediante el test del mismo nombre. También puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.
C)
Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico Las propiedades mecánicas de las aleaciones d e un mismo metal, y en particular
de los aceros, residen en la composición química de la aleación que la 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 quím ica de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras distintas estructuras cristalinas, con cristalinas, con una única composición química, el diamante el diamante y el grafito el grafito son polimorfismos del carbono del carbono.. La α-ferrita, α-ferrita, la austenita la austenita y la δ-ferrita δ-ferrita son polimorfismos del hierro. del hierro. Esta Esta propiedad en un elemento un elemento químico puro químico puro se denomina alotropía. denomina alotropía.
Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo al 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 el micro constituyentes que compondrán al acero, a cero, sabiendo la composición química del mismo (esto es p orcentaje de Carbono y Hierro (Fe3)) y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama el Diagrama Hierro Carbono. A continuación se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como varía el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los micro constituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son la Perlita, la Perlita, la la Austenita Austenita y la Ferrita. la Ferrita. En la figura que se adjunta a continuación se puede ver con mayor claridad como varía el grano del latón del latón de acuerdo a la variación de temperatura en un tratamiento térmico. C) Propiedades mecánicas del acero El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mec ánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica. Los otros principales elementos de composición son el cromo, tun gsteno, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las l as distintas estructuras cristalinas o 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 d e los mismos, como del tipo de tratamiento térmico. C) 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 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 p roceso 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. del hierro-carbono. En En este tipo de diagramas d iagramas 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 l a industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores
resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los p rincipales tratamientos térmicos son:
Temple: Su Temple: Su finalidad es aumentar la dureza 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 lue go 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 durez a 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 austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la d ureza. También facilita el mecanizado de las piezas p iezas 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 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.
D) Tratamientos termoquímicos del acero Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la dureza la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz, y tenaz, disminuir el rozamiento el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión. la corrosión.
Cementación (C): (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
Nitruración (N): (N): al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno.
Cianuración (C+N): endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. de acero. Se utilizan baños con cianuro, con cianuro, carbonato carbonato y cianato sódico. sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C.
Carbonitruración (C+N): al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos con hidrocarburos como metano, como metano, etano etano o propano; amoníaco propano; amoníaco (NH3) y monóxido y monóxido de carbono(CO). carbono(CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido reven ido posterior.
Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.
CAPITULO 3
En el segundo capítulo se tratara del acero AISI-SAE 1018 que nos compete dando a conocer sus aplicaciones, propiedades propiedades químicas físicas físicas mecánicas etc. Algunas de las cuales verificaremos.
ACERO AISI-SAE 1018 (UNS G10180)
A. Descripción Este acero de bajo - medio carbono tiene buena soldabilidad y ligeramente mejor Maquinabilidad que los aceros con grados menores de carbono. Se presenta en condición de calibrado (acabado en frío). Debido a su alta tenacidad y baja resistencia mecánica es adecuado para componentes de maquinaria.
B. Características Entre el acero al bajo carbono el 1018 es el más versátil, por sus características: Análisis controlado, mejores propiedades mecánicas que otros aceros del mismo tipo por su alto contenido de manganeso, buena soldabilidad, buena maquinabidad. Cuando se requiere una superficie muy dura pero de centro tenas tenaz este acero cementado cumple perfectamente .Estirado en frio mejora sus valores de resistencia mecánica y maquinabilidad, haciéndose muy popular para un sin número de aplicaciones.
C. Aplicaciones
Se usa en la fabricación de partes para maquinaria: Automotriz; línea blanca, equipos de proceso etc. Que no están sujetos a grandes esfuerzos .por su ductilidad es ideal para procesos de transformaciones en frio como: doblar, estampar, recalcar etc. Sus usos típicos son los pines, cuñas, remaches, rodillos, piñones, pasadores, tornillos ya cementado en engranajes y aplicaciones de lámina.
D. Propiedades Mecánicas Normas involucradas: ASTM A 108
Propiedades
Valores
Dureza
163HB (83.1 HRb)
Esfuerzo de fluencia
304 MPa
Esfuerzo máximo
500-696 MPa
Esfuerzo Ultimo
440 MPa
Elongación máxima
20% (en 50 mm)
Reducción de área
40%
TABL A 1 .PR .PROP OPII EDADE S M ECANI CAS
Ver en apéndice A la hoja técnica de Iván Bohman para el acero AISI 118
E.
Propiedades químicas
Normas involucradas: ASTM A 108(% en Peso)
Carbono
0.15-0.20
Silicio
0.15-0.35
Manganeso 0.60-0.90 P máx.
0.04
S máx.
0.06
TABL A 2.CO 2.COM M POS POSI CION QUI M I CA DEL ACERO SAE10 SAE1018 18
Algunas normas equivalentes del acero AISI-SAE 1018
TABL A 3. NORMAS EQUI VAL ENTES
F) Tratamientos Térmicos
Normas involucradas SAE J1397:
TABL A 4 .TRATAM .TRATAM I ENTOS TERM I COS COS
Normas involucradas Ver hoja técnica de Iván Bohman para el acero AISI 118
Forjado
1050-850 C°
Recocido
650-750 C°
Enfriamiento lento en el horno Normalizado
890-920 C°
Cementación
880-950 C°
Temple
770-800 C°
enfriamiento en agua Dureza obtenible En el núcleo
20-25 HRC
En la capa cementada
55-60 HRC
Revenido
150-200
TABL A 5.TR 5.TRATAM ATAM I ENTOS TERM I COS COS
CAPITULO 4
En este capítulo daremos a conocer los resultados de las pruebas térmicas realizadas en nuestro material que es el acero ac ero AISI-SAE 1018 para verificar si cumple con especificaciones del fabricante o determinar si definitivamente el mate rial no corresponde al acero AISI-SAE 1018. Para este acero de bajo carbono la norma recomienda primero realizar la cementación
CEMENTADO La probeta estuvo en el horno 10 horas a la temperatura de 900 C° y templada en aceite según la norma correspondiente. Y los resultados fueron los siguientes.
FI GURA GURA 1 .CEMENTADO
Ensayo de dureza Los valores obtenidos de dureza son los siguientes:
Dureza núcleo Dureza capa externa
Experimental
Teórica
51,7HRC
50-60HRC
21,3HRC
20-25HRC
TABLA 6.DUREZA CEMEN TADO
Estos valores se obtuvieron en la Escuela Politécnica del Ejercito ESPE en los laboratorios de metrología Microestructura Estas fueron realizadas en los laboratorios de Metalografía en la ESPE, fueron atacados con nital al 3% y con 500 X
Microestructura Experimental
Microestructura teórica
Laboratorio ESPE
Catálogo del Laboratorio ESPE AISI 1018
TABL A 7.MI 7.MI CROES CROESTRUCTURA TRUCTURA CEM CEM ENTAD O
Como podemos ver las microestructura y la dureza cumple con las especificaciones por lo que se puede decir que el tratamiento fue realizado exitosamente. Las normas involucradas son ASTM A 108
NORMALIZADO
Este es un proceso para volver a las propiedades del acero, este fue realizado a la temperatura de 900 C° por unos 30 minutos según la norma de 2 min por cada milímetro de espesor y enfriamiento al aire libre.
FI GURA2 GURA2 .NOR .NORM M ALI ZADO
Ensayo de dureza Los valores obtenidos de dureza son los siguientes:
Dureza
Experimental
Teórica
102,7HRB
120-130HRB
TABLA8 .DUREZA NORM NORM ALI ZADO
Microestructura Estas fueron realizadas en los laboratorios de Metalografía en la ESPE, fueron atacados con nital al 3% y con 500 X
Microestructura Experimental
Microestructura teórica
Laboratorio ESPE
Catálogo del Laboratorio ESPE AISI 1018
TABL A8 .MCROES .MCROESTRUCTURA TRUCTURA NORMAL I ZADO
Como podemos ver las microestructura y la dureza cumple con las especificaciones por lo que se puede decir que el tratamiento fue realizado exitosamente. Las normas involucradas son ASTM A 108.
TEMPLADO Este tratamiento fue realizado con la cementación por lo que debería tener las mismas características en las normas recomiendan hacer de esta manera porque al ser el AISI 1018 un acero con bajo contenido de carbono es necesario este proceso.
FI GURA GURA 3 .TEMPLADO
Ensayo de dureza Los valores obtenidos de dureza son los siguientes:
Dureza núcleo Dureza capa externa
Experimental
Teórica
51,7HRC
50-60HRC
21,3HRC
20-25HRC
TABLA 9. DUREZA TEMPLADO
Estos valores se obtuvieron en la Escuela Politécnica del Ejercito ESPE en los laboratorios de metrología Microestructura Estas fueron realizadas en los laboratorios de Metalografía en la ESPE, fueron atacados con nital al 3% y con 500 X. Microestructura Experimental
Microestructura teórica
Laboratorio ESPE
Catálogo del Laboratorio ESPE AISI 1018
TABL A 10 10 .MI CROETRUC CROETRUCTURA TURA TEM PLADO
Como podemos ver las microestructura y la dureza cumple con las especificaciones por lo que se puede decir que el tratamiento fue realizado exitosamente. Las normas involucradas son ASTM A 108.
REVENIDO Este es un proceso complementario al temple para aliviar tensiones, este fue realizado a la temperatura de 200 C° por unos 30 minutos según la norma de 2 min por cada milímetro de espesor y enfriamiento al aire libre.
FI GURA GURA 4 .REVENI .REVENI DO
Ensayo de dureza Los valores obtenidos de dureza son los siguientes:
Dureza
Experimental
Teórica
40,7HRC
55-60HRC
TABL A 11 11 .DUREZA REVENI REVENI DO
Microestructura
Estas fueron realizadas en los laboratorios de Metalografía en la ESPE, fueron atacados con nital al 3% y con 500 X Microestructura Experimental
Microestructura teórica
Laboratorio ESPE
Catálogo del Laboratorio ESPE AISI 1018
TABL A 12 .MI CROES CROESTRUCTURA TRUCTURA REVENI DO
Como podemos ver las microestructura y la dureza cumple con las especificaciones por lo que se puede decir que el tratamiento fue realizado exitosamente. Las normas involucradas son ASTM A 108.
RECOCIDO Este es un proceso para aliviar tensiones, este fue realizado a la temperatura de 700 C° por unos 30 minutos según la norma de 2 min por cada milímetro de espesor y enfriamiento en el horno.
F I GURA 5 .RECO .RECOCID CID O
Ensayo de dureza Los valores obtenidos de dureza son los siguientes:
Dureza núcleo
Experimental
Teórica
132,7HRB
170HRB(max)
TABL A 13 .DUREZA .DUREZA RECOCID RECOCID O
Estos valores se obtuvieron en la Escuela Politécnica del Ejercito ESPE en los laboratorios de metrología Microestructura Estas fueron realizadas en los laboratorios de Metalografía en la ESPE, fueron atacados con nital al 3% y con 500 X.
Microestructura Experimental
Microestructura teórica
Laboratorio ESPE
Catálogo del Laboratorio ESPE AISI 1018
TABL A 14 .MI CROES CROESTRUCTURA TRUCTURA REVENI DO
Como podemos ver las microestructura y la dureza cumple con las especificaciones por lo que se puede decir que el tratamiento fue realizado exitosamente. Las normas involucradas son ASTM A 108.
CONCLUCIONES
La cementación tiene por objetivo endurecer la superficie de una pieza sin modificación del núcleo, dando lugar así a una pieza formada por dos materiales, la del núcleo de acero con bajo índice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie, de acero con mayor concentración de carbono, más dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una única pieza compacta.
Existen varias aplicaciones para las piezas cementadas una de ellas y la mas importante es para aceros que vayan a sufrir mucho roce y necesitan una excelente resistencia al desgaste, por lo cual se puede decir que el tratamiento de cementado es para cualquier pieza que necesite resistencia al desgaste.
Después de la realización del temple si fuera necesario se efectúa el revenido, cuyo sin es el aumento de la plasticidad (disminución de la fragilidad) del acero con la disminución mínima de la resistencia a la dureza adquiridas durante el temple.
Los hornos para calentar piezas pequeñas que se desea templar, son cajas metálicas que en su interior van recubiertas de mat erial refractario para evitar pérdidas de calor, estas cajas llevan incorporadas varias resistencias resistencias eléctricas que producen el calentamiento de las piezas a la temperatura requerida y llevan incorporado un reloj programador para el control c ontrol del tiempo de calentamiento y un pirómetro que facilita el conocimiento de la temperatura.
Los tratamientos térmicos sirven para mejorar las propiedades mecánicas según la aplicación que se requiera
De la práctica de laboratorio podemos concluir en base a los resultados, que los datos recolectados experimentalmente en el laboratorio van de acuerdo a lo que la teoría formula en cuanto a las propiedades de dureza. El material se hace más blando después de un tratamiento térmico de recocido.
Análogamente se puede decir que esta disminución de dureza también es afectada por el tiempo de horneado, a medida que el tiempo de horneado aumenta, la diferencias de la disminución de dureza también aumenta.
En aceros de bajo contenido en carbono es necesario realizar primero una cementación
Es necesario seguir al pie de la letra las indic aciones y normas para obtener los resultados deseados
El tiempo en el horno y el enfriamiento marcan las propiedades mecánicas
BIBLIOGRAFIA http://es.slideshare.net/albertojeca/tratamientos-termicos-del-acero http://www.industriastey.net/tratamientos-termicos http://cursos.aiu.edu/procesos%20industriales/pdf/tema%202.pdf http://www.tratar.com.co/descargas/tratamientos.pdf http://sifunpro.tripod.com/termos.htm
ANEXOS
Gráficos Tiempo-Temperatura
Recocido 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
3
10
11
10
11
Cementado 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
3
Templado 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
3
10
11
10
11
Revenido 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
3
Recocido 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
3
10
11
