ASIGNATURA: Tratamientos Térmicos DOCENTE: Ing. BARRIOS RUIZ Guillermo ALUNMO: CCANSAYA CORRALES Luis Fernando CODIGO: 141523 SEMESTRE ACADEMICO: 2017-II CUSCO-PERÚ
PRESENTACIÓN
Estimado ingeniero me dirijo a usted con el más grato saludo dándole a conocer el siguiente trabajo sobre “DETERMINACION DE LA DUREZA Y RESILENCIA DE LOS ACEROS” que presento con el objetivo de contribuir al aumento de conocimiento de mí y de mis compañeros, para enfrentar con éxito las múltiples dificultades que la sociedad moderna nos plantea. Quiero resaltar también el magnífico trabajo realizado por vuestra persona quien ha hecho posible el incremento de conocimientos el cual estoy de seguro que será de mucha ayuda para mí y mis compañeros. Con palabras finales quiero manifestarle mi agradecimiento a quien cada momento alentó la elaboración del presente material y también a que con sus críticas impulsaran la firme decisión de superarme.
Atentamente Luis Fernando Ccansaya Corrales.
PRACTICA N° 01: DETERMINACIÓN DE LA DUREZA Y RESILIENCIA DE LOS ACEROS OBJETIVOS:
Determinar la dureza y resistencia de los diferentes tipos acero al impacto de la comba, sin que los aceros reciban tratamiento térmico.
FUNDAMENTO TEORICO: DUREZA: En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza. ENSAYO DE DUREZA:
El ensayo rutinario es el de DUREZA SUPERFICIAL, que es la resistencia de un material a ser marcado por otro, el ensayo es realizado con indentadores en forma de esferas, pirámides o cono. Estos elementos se cargan contra el material y se procede a medir el tamaño de la huella que dejan. Es un ensayo fácil y no destructivo. Clasificación:
-Resistencia Elástica -Resistencia al Corte o Abrasión -Resistencia a la Penetración Las escalas de uso industrial actuales son: -DUREZA BRINELL:
Emplea como punta una bola de acero templado o
carburo de W. -DUREZA ROCKWELL: Emplea
como punta un cono d diamante y en algunos casos bola de acero, se suele considerar un ensayo no destructivo. -DUREZA VICKERS:
Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. -DUREZA SHORE: Emplea
un escleroscopio, se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote (a mayor rebote mayor dureza). -DUREZA WEBSTER: Emplea
maquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos.
RESILIENCIA: La resiliencia es la cantidad de energía que puede absorber un material antes de que comience la deformación irreversible (deformación plástica). Se determina mediante ensayo por el método IZOD o el péndulo de CHARPY, resultando un valor indicativo de la fragilidad o la resistencia a los choques del material ensayado. Un elevado grado de resiliencia es característico de los aceros austeniticos. ENSAYO DE RESILIENCIA:
El más característico es el ensayo Charpy. En este ensayo se utiliza una probeta de sección cuadrada provista de una entalladura que es sometida a la acción de una carga de ruptura por medio de un martillo que se desplaza en una trayectoria circular. La energía absorbida por la ruptura se llama resiliencia y su unidad en el sistema internacional es el J/m2.
-Ep = Energía potencia absorbida en la ruptura en Julios (J) -m = Masa del martillo en kg -g = Gravedad terrestre 9,8 m/s2 -H = Altura desde la que cae el martillo en metros (m ) -H = Altura que alcanza el martillo después de romper la probeta en metros (m) -ρ = Resiliencia en Julios por metro cuadrado (J/m2) -Ao = Sección de la probeta por la parte de entalladura en metros cuadrados (m2) .EQUIPOS
Y MATERIALES:
-Probetas de acero: o o o
Fierro Liso (0.2%C) Fierro Corrugado (0.37%C) Muelle (0.4-0.6%C)
-Vernier -Durofractometro o Equipo de Impacto
PROCEDIMIENTO: -Ubicar las probetas de acero sin tratamiento térmico en el equipo. -Soltar el martillo desde un ángulo de 90° para poder determinar la dureza y resiliencia de las 3 probetas. -Medir con el vernier el diámetro de los fierros y del muelle que dejo la punta del carburo de W cuando se midió la dureza, como también medir el diámetro de la fractura.
CUESTIONARIO: -DES CR IBA UN EQUIPO DE FRA CTURA Y OTRO DE DUREZA:
Ensayo de impacto según Charpy e Izod
Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy. En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, la diferencia radica en la posición de la probeta entallada, como se muestra en la figura por lo que se los denomina flexión por choque. El péndulo de Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad de un material. Son ensayos de impacto de una probeta entallada y ensayada a flexión en 3 puntos. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. En estricto rigor se mide la energía absorbida en el área debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. La velocidad que adquiere la masa al golpear la probeta queda determinada por la altura del péndulo. Tras la rotura, la masa continúa su camino hasta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energía absorbida. Así se medirá la energía absorbida por ese golpe. Las probetas que fallan en forma frágil se rompen en dos mitades, en cambio aquellas con mayor ductilidad se doblan sin romperse. Este comportamiento es muy dependiente de la temperatura y la composición química, esto obliga a realizar el ensayo con probetas a distinta temperatura, para evaluar la existencia de una "temperatura de transición dúctil-frágil". Materiales muy dúctiles y tenaces que son capaces de absorber grandes cantidades de energía de impacto pueden incluso resistir el choque sin llegar a romperse; en este caso el valor de la resiliencia queda sin determinar.
Durómetro:
Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición. Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza. Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar.
Usos y aplicaciones del durómetro En industrias como la de la construcción y la del metal se trata de medir la dureza y resistencia de los materiales con los que se ha de construir para garantizar que cumplen con determinados estándares de seguridad y calidad.
-DES CR IBE EL EQUIPO UTILIZADO EN PRÁ CTICA: Este equipo mide la dureza y resiliencia, la dureza es medida viendo la profundidad de hueco que deja la punta de Carburo de W en la probeta sometida al impacto del martillo que se ve en la figura. La resiliencia es medida aplicando a la probeta una fuerza de impacto, haciendo que este lo rompa o doble a la probeta, viendo los grados absorbidos en el tablero circular se puede saber si un acero es tenaz o no loes. Este tablero circular nos indica si la probeta expuesta a impacto tiene buena resiliencia o no, con solo observar los grados que absorbe al momento que impacta el martillo con la probeta. El martillo se suelta de 90°, y ni no hubiera nada que fracturar el martillo deberá llegar a los 90° del otro lado. Si se pone una probeta para fracturar el martillo indicara valores menores que 90°, ya que cada material tiene diferentes propiedades mecánicas como es la tenacidad.
-DETERMINAR LA DURE ZA Y RE SILIENCIA DE LAS 3 PROBE TAS Y DESC RIBIR EL TIPO DE FR ACTURA : MATERIAL
DIAMETRO DE LA HUELLA (mm)
AREA DE LA HUELLA (mm2)
DIAMETRO DE LA FRACTURA (mm)
AREA DE LA FRACTURA (mm2)
GRADOS ABSORBIDOS
F. Corrugado
3.69
10.69
D= 9.83
75.89
90-58 = 32°
F. Liso
4.55
16.26
D= 8.37
55.02
90-49 = 41°
Muelle
3.47
9.48
L= 27.48,A= 3.80
104.44
90-42 = 48°
Determinación de la Dureza G UIB A R U:
= / S= π X r 2 DONDE: -B =Dureza Guibaru en kg/mm2. -P=Peso del martillo 34.50 kg. -S=Superficie de la huella circular dejado por el punzón en mm2.
MA TE R IA L
DURE ZA G UIBA RU ( Kg/mm2)
Fierro Corrugado
34.5/10.69 = 3.23
Fierro Liso
34.5/16.26 = 2.12
Muelle
34.5/9.48 = 3.64
Determinación de la R es iliencia:
= / W= P X h DONDE: -W= Energía adsorbida para producir la fractura. -S= Superficie de la fractura en cm2. -P= Peso del martillo 34.5 kg. -h = Altura de caída 10° =0.15m MA TE R IA L
A LTUR A DE CA IDA: h (m)
W
S (cm 2 )
R E S I L IE N C I A ( K gm/cm2)
Fierro Corrugado
0.48
34.5x0.48 = 16.56
0.76
16.56/0.76 = 21.79
Fierro Liso
0.615
34.5x0.615 = 21.22
0.55
21.22/0.55 = 38.58
Muelle
0.72
34.5x0.72 = 24.84
1.04
24.84/1.04 = 23.88
ANALISIS DE RESULTADOS: MA TE R IA L
DUR E ZA G UIB A R U ( Kg/mm2)
RESILIENCIA ( Kgm/cm2)
TIPO DE FRA CTURA
Fierro Corrugado
34.5/10.69 = 3.23
16.56/0.76 = 21.79
Grano Grueso
Fierro Liso
34.5/16.26 = 2.12
21.22/0.55 = 38.58
Perlada de Grano Fino
Muelle
34.5/9.48 = 3.64
24.84/1.04 = 23.88
Astillosa de Grano Fino
Viendo los resultados de las tablas y las imágenes podemos decir: -El Fierro Liso es más blando y muy tenaz que las demás probetas, no es un acero de buena dureza ya que contiene bajo contenido de C. -El Fierro Corrugado tiene dureza y resiliencia intermedia, no es muy duro ni frágil, por ello es aplicable en la construcción de edificios. -El muelle es un acero de buena dureza y resiliencia que puede soportar grandes cargas sin llegar a quebrarse.
CONCLUSIONES:
Se pudo determinar la dureza y resiliencia de las probetas expuestas al impacto del martillo. Se observó que un acero de bajo contenido de C es más tenaz y blando, a comparación de un acero de alto contenido de C que es duro pero a la vez frágil y no posee buena tenacidad. El muelle es un acero especial que posee buena tenacidad y dureza, que soporta grandes cargas sin llegar a quebrarse.
RECOMENDACIONES:
Se sugiere utilizar dos diferentes equipos para determinar la dureza y resiliencia de los aceros para así poder ver las variaciones que pueda existir, ya que cada equipo tiene su margen de error.
BIBLIOGRAFIA:
httpps://www.wikiteka.com/apuntes/ensayos-de-materiales-durezatraccion-resiliencia-compresion-y-fatiga/
http://udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO+DE+IM PACTO.pdf?version=1.0
https://es.wikipedia.org/wiki/Dur%C3%B3metro
