INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL “TRATAMIENTO
TÉRMICO DE
REVENIDO DE UN ACERO TEMPLADO”
EQUIPO: 5 PROFESOR: Honorio.
Materia: Introducción a la ciencia de los materiales.
Grupo: 3SV1
2.0 CONTENIDO SUBTITULOS FECHA DE EMISIÓN: 07 DE AGOSTO, 2009 FECHA DE ACTUALIZACIÓN: 07 DE AGOSTO, 2012 REVISIÓN: 0
PÁGINA 1
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TÉRMICO DE
REVENIDO DE UN ACERO TEMPLADO”
1.0
HOJA DE IDENTIFICACIÓN Y AUTORIZACIÓN
1
2.0
CONTENIDO
2
3.0
CONSIDERACIONES TEORICAS
4.0
OBJETIVO
6
5.0
EQUIPO UTILIZADO
6
6.0
CONDICIONES DEL ENSAYO
6
7.0
MATERIALES
6
8.0
DIMENSIONES DE LA PROBETA
6
9.0
DESARROLLO DE LA PRACTICA
6-7
10.0
RESULTADOS
8
11.0
OBSERVACIONES
8
12.0
CONCLUSIONES (Cuestionario)
9
13
BIBLIOGRAFÍA
10
3.0
3-5
CONSIDERACIONES TEORICAS La martensita templada en su condición de mayor dureza significa que un acero
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templado con estructura martensítica es muy frágil. A los aceros templados con estructuras martensíticas no se les puede dar forma fácilmente debido a su resistencia y fragilidad. A fin de conferirle cierta ductilidad, el acero templado se calienta a cierta temperatura para reblandecerlo un poco y reducir su fragilidad. El procedimiento de calentar el acero templado ( con estructura martensítica ά ) para impartirle cierta ductilidad se llama revenido. El proceso de revenido implica la descomposición de la ferrita α y de carburo de hierro, Fe3C :
ά en las fases estables de
ά → α + Fe3C
En la condición martensítica sin tratamiento térmico ulterior, el acero es demasiado frágil para la mayoría de las aplicaciones. La formación de martensita origina grandes tensiones residuales en el acero; por tanto, el endurecimiento casi siempre sigue de un tratamiento de revenido, el cual consiste en calentar el acero a alguna temperatura menor que la inferior crítica. El propósito del revenido es liberar los esfuerzos residuales y mejorar la ductilidad y tenacidad del acero. Este aumento en ductilidad generalmente se obtiene a costa de la dureza o de la resistencia. En general, sobre el amplio intervalo de temperaturas de revenido, la dureza disminuye y la tenacidad aumenta conforme se incrementa la temperatura de revenido. Esto es cierto si la reducción de área en una prueba tensil mide la tenacidad; sin embargo, esto no es enteramente cierto si la barra muescada, como Izod o Charpy, se utilizan como una medida de la tenacidad. La mayoría de los aceros realmente muestran una disminución en la tenacidad de la barra muescada cuando se revienen entre 400º F y 800º F, aún cuando la pieza pierde al mismo tiempo dureza y resistencia. La variación de dureza y tenacidad de la barra muescada con la temperatura de revenido mostrada en la figura 1 es típica de aceros al carbono y aceros de baja aleación. A temperaturas bajas, entre 100 y 200º C, se puede formar un carburo de transición llamado carburo Є, Fe2C, especialmente en las martensitas de alto contenido de carbono. Cuando esto ocurre, la martensita revenida se endurece ligeramente; esto representa el mismo principio del endurecimiento por precipitación, en el que se forman
partículas de transición fuera de equilibrio. Una vez que se forma el Fe 3C estable, la dureza disminuye de manera constante al aumentar la temperatura.
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Figura 1.- La gráfica muestra como la tenacidad disminuye al igual que la dureza en un intervalo de 400º F a 700º F, aunque después la tenacidad tiene un incremento significativo.
El intervalo de revenido de 400 a 800º F es una línea divisoría entre las aplicaciones que requieren alta dureza y aquellas que requieren alta tenacidad. Si la principal propiedad deseada es la dureza o la resistencia al desgaste, la pieza se reviene por debajo de 400º F; si el principal requisito es la tenacidad, la pieza se reviene por arriba de 800º F. La martensita, como se definió en la práctica anterior, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tretragonal centrada en el cuerpo. Esta es una condición metaestable y, como se aplica energía al revenir, el carbono se precipitará como carburo y el hierro se hará b.c.c. Habrá difusión y unión del carburo conforme aumente la temperatura de revenido; lo cual hará que la dureza del acero templado disminuya ( figura 2) con la temperatura de revenido.
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Figura 2.- Las curvas muestran como al aumentar la temperatura de revenido, el acero templado disminuye su dureza incrementándose la tenacidad.
OBJETIVO 4.0
El alumno someterá un acero templado a un proceso de revenido a una temperatura de 400º C, la preparará metalograficamente y obtendrá su dureza.
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TÉRMICO DE
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EQUIPO UTILIZADO Horno de resistencia para tratamientos térmicos marca Carbolite Furnaces, Cortadora de disco abrasivo (Abrasimet 2), marca Buehler; Mesa de desbaste (Handimet 2) marca Buehler; Pulidora de disco giratorio ( Ecomet 3), marca Buehler; Secadora de muestras (Torramet), marca Buehler; Microscopio metalográfico, marca Olimpus.
6.0
CONDICIONES DEL ENSAYO La prueba de revenido deberá llevarse a cabo a temperatura de 400º C.
7.0
MATERIALES Acero estructural (1020 y 1040).
8.0
DIMENSIONES DE LA PROBETA Barras de acero de 1 pulgada de diámetro y ½ de largo.
9.0
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Obtener una muestra de cada uno de los aceros.
Desbastarla hasta lija 600.
Obtener la dureza Rockwell del material.
Someter las muestras a tratamiento térmico de temple (templar en agua).
Desbastar las muestras hasta lija 600.
Obtener la dureza Rockwell del material templado.
Someter las muestras a tratamiento térmico de revenido a 400º C.
Una vez alcanzada la temperatura de revenido deje la muestra un tiempo hasta que se alcance la homogenización de la muestra (1 hora). Antes de sacar la muestra del horno es necesario protegerse adecuadamente con careta, guantes y peto.
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Tome la muestra del horno y colóquela sobre un ladrillo refractario y deje que enfrie al aire.
Prepare metalográficamente las muestras.
Ataque las muestras con Nital-2.
Realice sus observaciones en el microscopio metalográfico.
Obtenga un dibujo o una foto de la microestructura del material templado y revenido.
Identifique las fases presentes en el acero templado y revenido.
Obtenga la dureza Rockwell alcanzada en el material templado y revenido.
10.0
TÉRMICO DE
Compare las durezas y las microestructuras de material templado y del material templado y revenido. Realice sus observaciones.
RESULTADOS
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Fig. 2.- Microestructura del acero 1040 templado (Dureza HRA : 70 )
11.0
Fig. 2.- Microestructura del acero 1040 templado y revenido (Dureza HRA __: 60)
OBSERVACIONES
Realizamos el revenido a una pieza que ya había pasado por temple, y logramos ver como su micro estructura cambia pues de ser simple martensita, cambio para ser martensita revenida como logramos ver en las fotos tomadas a la visión del microscopio.
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CONCLUSIONES FALCON MERCADO JOSE EDUARDO.-El revenido es un tratamiento térmico, el cual es aplicado a los materiales para variar su dureza y su resistencia mecánica. Este tratamiento consiste en calentar el acero a una temperatura meno al punto crítico, y después enfriarlo de manera lenta. CANALES FRANCO JAVIER.-El objetivo del revenido es mejorar la tenacidad de los aceros templados, a costa de disminuir la dureza, la resistencia mecánica y su límite elástico. En el revenido se consigue también eliminar, o por lo menos disminuir, las tensiones internas del material producidas a consecuencia del temple. El proceso completo de temple más revenido se conoce como bonificado, que como su nombre lo indica, mejora o beneficia el acero, aumentando su vida. GARCIA LOPEZ EDGAR.-Después del tratamiento térmico temple al que fue sometido la varilla de acero quedo demasiado dura y frágil por lo que algunos usos a los que están destinados no podría soportarlos por las tenciones internas. Esto se corrige con el proceso del revenido, este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura mas baja que su temperatura critica inferior, enfriándolo luego al aire, en aceite o en agua en nuestro caso en el aire, con esto no se eliminan los defectos del temple, solo se modifican, se consigue disminuir la dureza, resistencia, y las tensiones internas, y se aumenta la tenacidad. El acero después del temple, está compuesto por cristales de martensita, si se vuelve a calentar a diferentes temperaturas y se enfría al aire, la resistencia a la fractura disminuye a medida que la tenacidad aumenta , y al mismo tiempo aumenta la ductilidad
CUESTIONARIO 1.- ¿Cuál es el propósito del tratamiento térmico de revenido?
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El revenido sirve para liberar los esfuerzos residuales y mejorar ductibidad y tenasidad del acero. 2.- ¿Qué pasaría si a un acero templado no se le da el tratamiento térmico de revenido? Este acero sería extremadamente frágil y esto haría que se quebrara pues la martensita genera esfuerzos residuales los cuales eliminamos con el revenido y con esto se soluciona este problema. 3.- ¿Qué pasa en la estructura del acero templado cuando se somete a la temperatura de revenido? La martensita se convierte en martensita revenida, esta es menos dura pero tiene mas tenacidad lo que hace que haya menos esfuerzos residuales. 4.- Si quiere obtener la máxima tenacidad en el material templado, ¿qué temperatura de revenido usaría? Explique. A la temperatura critica inferior, porque a esa temperatura aproximadamente la martensita cambia a martensita revenida y esto hace que haya mayor tenacidad.
5.- Si solo quiere relevar un poco los esfuerzos producidos en el acero debido al temple, ¿Qué rango de temperaturas de revenido usaría? Explique. A una temperatura aproximada entre los 300 a 500 grafos F. es rango de temperatura en el cual no se perjudica el tratamiento y se pueden ver los esfuerzos producidos.
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BIBLIOGRAFÍA
Introducción a la metalurgia física, Avner Sydney, McGraw-Hill. Tratamientos térmicos de aceros, Apraiz J. , Ciencia e ingeniería de los materiales, Askeland Donald, Thompson Editores.
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