ANÁLISIS DE UN ACERO 4140 SOMETIDO A PRUEBAS DE TEMPLABILIDAD TEMPLABILIDAD JOMINY RESUMEN
El presente trabajo estudia los resultados de un ensayo de templabilidad Jominy para un acero AISI 4140 . El tratamiento térmico del acero se realizó por la técnica de templabilidad Jominy según Norma ASTM 255:Métodos de prueba estándar para determinar la templabilidad del acero; el templo se realizó en un horno eléctrico de la marca Lindberg modelo 51894 a una temperatura de austenización de 850 ° C durante un tiempo de 32.5minutos, después es enfriado un chorro de agua a una temperatura de 22 ° C durante 10 minutos obteniendo las curvas de templabilidad, templabilidad, temperatura y velocidad de enfriamiento. Se realizó una simulación de la prueba Delaware Delaware templabilidad mediante mediante el método de elemento finito (MEF) empleando el paquete Simulation de Solid Works 2012, creando un modelo tridimensional y aplicándole las condiciones de la prueba Jominy. Los resultados fueron comparados con los datos experimentales teniendo una buena correlación. ABSTRACTO.
El presente trabajo estudia los resultados de una prueba de templabilidad Jominy para un acero AISI 4140.El tratamiento térmico del acero se realizó de acuerdo con la norma ASTM A 255Técnica de templabilidad Jominy usando: Métodos de prueba estándar para determinar la capacidad de endurecimiento del acero; el templo se hizo con la marca del horno eléctrico Lindberg modelo 51894 a 850 ° C de temperatura de austenización durante un tiempo de 32,5 minutos, luego se enfría a agua corriente a una temperatura de21 ° C durante 10 minutos obteniendo las curvas de templabilidad, templabilidad, temperatura temperatura y enfriamien enfriamiento to tarifa. tarifa. Se realizó realizó una simu sim ulaci la ción ón de la prueba de d e templabilidad templabil idad utilizando u tilizando el método del elemento elem ento finito fini to (MEF)utili (MEF)utiliza zanndo el paquete Simulation of Solid Works2012, creando un tres modelo dimensional y aplicando las condiciones de prueba de Jominy. Los resultados se compararon con datos experimentales que tenían una buena correlación.
DESARROLLO Prueba Jominy
Se realizaron 6 probetas de acero 4140, susmedidas de la sonda según norma ASTMA-255, se maquino una cara plana de 5 mm deancho para medir las medidas como se muestra en lafigura. (Ver figura 1.)
La última parte del ensayo Jominy es la toma de la prueba de la sonda, se marcan los puntos donde se aplica la prueba de resistencia Rockwell C, marcando treinta y cinco puntos en la sonda con una distancia de 1,5875 milímetros (1/16 de pulgada)entre cada punto UN continuación es la figura 1 se muestra la tendencia de la dureza del medio del acero AISI 4140 En el punto 1 de la figura 3.se muestra la dureza máxima obtenida de 58.5 HRC., yen el juego de palabra sa 35 se muestra una dureza mínima de 32 HRC .Datos obtenidos experimentalmente experimentalmente con una muestra de 6 probetas
RESULTADOS
Con el análisis térmico transitorio se determinó la variación de la temperatura en diferente sinstancias de tiempo de forma discreta. Los datos a trabajar son los de la superficie de la sonda, Tomados un 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 y 80milímetros de la base de la sonda como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Distancia de puntos tomados en la superficie de la probeta. Del análisis se puede obtener la temperatura de la probeta a los 600 segundos. Enfocándose en los primeros 5 segundos del fenómeno físico donde es más crítica la variación de la velocidad de enfriamiento como se muestra en la figura 5.
Se observan curvas características de enfriamiento en las cuales se pueden diferenciar las etapas. Durante la prueba Jominy las dos primeras etapas de enfriamiento no son significantes significantes debido al flujo turbulento al cual es sometida la probeta durante su enfriamiento. La etapa determinante durante esta prueba es la de ebullición que es la que determina la velocidad crítica de temple. Además, se observa como al aumentar la distancia al extremo templado varía la pendiente de la curva de enfriamiento obteniéndose constituyentes blandos al final de la probeta. En la figura 6 se presentan los datos de temperatura obtenidos obtenidos por la simulación en cada uno de los puntos evaluados medidos desde la base de la probeta.
Figura 6 gráficas de curvas de temperatura y velocidad de enfriamiento. Se presenta un descenso en la dureza del material a medida que aumenta la distancia al extremo templado debido a una variación micro estructural pasando de martensita, fase meta estable del acero con alta dureza a una combinación de martensita y bainita tanto superior como inferior como lo muestra la siguiente figura 7 y el resumen de durezas de la tabla 5.
CONCLUSIONES Los resultados obtenidos experimentalmente y virtualmente dan una buena aproximación de las curvas de enfriamiento presentadas en la literatura. Las distancias de 2mm y 5 mm muestran un cambio significativo en los valores de la dureza debido a que las curvas de enfriamiento caen dentro del rango de la zona de estabilidad de la martensita. Las curvas de velocidad de enfriamiento muestran un comportamiento similar en las diferentes distancias debido al enfriamiento brusco
