UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINAS E INGENIERÍA METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA ASIGNATURA: TRATAMIENTOS TERMICOS
TEMA: PRACTICA DE TEMPLE Y RECOCIDO
DOCENTE
: ING. GUILLERMO BARRIOS RUIZ
ESTUDIANTE: PUMA
AYQUIPA JOSE ANGEL
CODIGO
: 114024
SEMESTRE
:
2016-II
CUSCO – PERÚ PERÚ
LABORATORIO NRO 5 TEMPLE-RECOSIDO 1.-OBJETIVO DE LA PRACTICA:
Determinar las diferencias de las estructuras internas que tiene las probetas para cada tratamiento a diferentes temperaturas entre temple y recocido efectos de tamaño de grano de los de diferentes materiales de acero, con el acero liso y acero corrugado y muelle.
los tratamientos térmicos son antagónicos el temple es para endurecer sus propiedades mecánicas mientras que el recosido es para ablandar al temple.
Determinar la resiliencia y la dureza y resiliencia de las probetas para cada tratamiento y realizar las diferencias para cada tratamiento
Comprobar que el acero recupera sus constituyentes y propiedades originales
2.-MARCO TEORICO: TEMPLE INTRODUCCIÓN: El tratamiento térmico de temple consiste en calentar el acero a una temperatura predeterminada; mantener esta temperatura hasta que el calor haya penetrado hasta el corazón de la pieza y enfriar bruscamente en el medio correspondiente según el tipo de acero. La temperatura de temple para los aceros de diferente contenido de carbono y elementos aleantes está determinada por la posición de las líneas A1 y A3. Para los aceros al carbono la temperatura de temple puede determinarse por el diagrama Hierro-Carburo de hierro. Por lo general para el acero hipoeutectoide debe ser 30-50 oC más alta que AC3 y para el hipereutectoide, 30-50o C más alto que AC1. El calentamiento de temple se realiza en hornos de acción periódica y continua, generalmente en hornos eléctricos o que funcionan a base de combustible gaseoso o líquido. Se emplean ampliamente los hornos de baño, en los cuales la pieza se calienta en sales fundidas. Es deseable que el medio de enfriamiento para el temple enfríe con rapidez en la zona de temperaturas donde la austenita tiene poca estabilidad (600-500o C) y con lentitud en la zona de temperaturas de la transformación martensítica (300-200o C) para que no se originen esfuerzos muy elevados que puedan deformar o agrietar el material. Para templar las piezas hechas de acero al carbono, con alta velocidad crítica de temple, se utiliza corrientemente el agua; aunque otro medio de enfriamiento muy común es el aceite. Los mejores resultados se obtienen templando en baños de sal, los cuales tienen muchas ventajas sobre los medios de enfriamiento ya citados. Cuando la composición del acero se desconoce, será necesaria una experimentación para determinar el rango de temperaturas de temple. El procedimiento a seguir es templar un determinado número de muestras del acero a diferentes temperaturas y medios de temple y observar los resultados mediante pruebas de dureza o al microscopio. La temperatura y medio de temple adecuados serán los que den como resultado el mayor aumento en la dureza y en otras propiedades sin ocasionar fracturas o deformaciones.
Factores que influyen en el temple
La composición química del acero a templar, especialmente la concentración de carbono. También es muy importante la presencia de aleantes ya que amplían la franja temporal de enfriamiento en la que se puede obtener martensita. La temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento de acuerdo con las características de la pieza. La velocidad de enfriamiento y los líquidos donde se enfría la pieza para evitar tensiones internas y agrietamiento. Las tensiones internas son producidas por las variaciones exageradas que se le hace sufrir al acero, primero elevándola a una temperatura muy alta y luego enfriándola. Estas tensiones y grietas son consecuencia del cambio de volumen que se produce en el interior del acero debido a que el núcleo enfría a menor velocidad. A las piezas templadas hay que darles un tratamiento posterior llamado revenido para eliminar las tensiones internas
Características generales del temple
Es el tratamiento térmico más importante que se realiza Hace el acero más duro y resistente pero más frágil La temperatura de calentamiento puede variar de acuerdo a las características de la pieza y resistencia que se desea obtener.
El enfriamiento es rápido
Si el temple es muy enérgico las piezas se pueden agrietar.
EL RECOCIDO INTRODUCCIÓN: El recocido de los aceros es un tratamiento térmico que consiste en calentar el metal hasta una determinada temperatura y, posterior enfriamiento lento. Como resultado del enfriamiento lento, el acero se acerca al equilibrio estructural y de fase. Por lo que, el fin del recocido es la
obtención de la estructura equilibrada, la eliminación de los esfuerzos internos y, en relación con esto, el incremento de la ductilidad y tenacidad del acero necesarias para etapas posteriores en su uso. Por lo tanto, después del recocido se obtienen las estructuras indicadas en el diagrama FeFe3C: ferrita más perlita en los aceros hipoeutectoides; perlita en los aceros eutectoides y, perlita más cementita en los aceros hipereutectoides. El recocido total se aplica comúnmente a los aceros hipoeutectoides y consiste en el calentamiento a una temperatura de 30-50 ºC por arriba de la línea A3, permaneciendo a esta temperatura una cuarta parte del tiempo de calentamiento y un posterior enfriamiento lento dentro del horno hasta una temperatura de 500-400 ºC y por último enfriándose al aire.
.
Beneficios Dependiendo de las propiedades deseadas, los beneficios varían e incluyen: Mecanizado más fácil. Estabilidad dimensional. Mejora de las propiedades mecánicas y eléctricas.
Aplicaciones y materiales Principalmente, los productos semi acabados, como piezas forjadas, láminas y alambres trabajados en frío, piezas de fundición, etc. Las variaciones de recocido se pueden aplicar a todos los metales.
Detalles del proceso El recocido es un término genérico y puede clasificarse en función de la temperatura. Se lleva a cabo por varios motivos: Para suavizar el metal y facilitar el mecanizado. Para aliviar las tensiones internas inducidas por algún proceso anterior (a menudo para permitir el procesamiento adicional sin la producción de fracturas). Para corregir un estructura de grano grueso. Para aportar elementos de aleación en una solución.
3.-MATERIALES Y EQUIPO UTILIZADOS: MATERIALES
probeta de acero corrugado probeta de acero lizo probeta de muelle carbón vegetal
EQUIPOS
horno de calentamiento (fragua) vernier (calibrador) durofractometro (equipo)
4.-PROCEDIMIENTO: a) MEDIR LA DUREZA DE LAS TRES PROBETAS A TEMPERATURA DEL AMBIENTE Probetas
Tabla N°1 Diámetro de la huella (mm)
Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
2.40 2.90 3.96 3.28
Para calcular la dureza tenemos la siguiente formula =
() ( )
Dónde:
P = carga o peso del martillo (Kg) S = superficie de la huella circular en (mm). D = dureza (Kg/mm2) (GUIBARU)
PARA MUELLE 1
Datos: P = 34.5 kg S = 4.52 D=?
=
() ( )
=
. .
= . /
PARA MUELLE 2
=
() ( )
=
. .
= . / (GUIBARU)
PARA ACERO LIZO LA DUREZA SERA: Datos:
P = 34.5 kg S = 12.31mm D=? =
() ( )
=
() ( )
=
. .
= . / (GUIBARU)
PARA ACERO CORRUGADO LA DUREZA SERA: Datos:
= = =
P = 34.5 kg S = 8.45 mm D=? () ( )
∗ () () ( )
=
. .
= . / (GUIBARU)
b).CALENTAR LAS TRES PROBETAS A 900°C. Tabla N°1 Probetas
Diámetro de la huella (mm)
Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
1.98
3.60 1.93
PARA MUELLE 1
Datos:
1.91
P = 34.5 kg S = 2.86 D=?
=
() ( )
=
. .
= . /
PARA MUELLE 2
=
() ( )
=
. .
= . /
PARA ACERO LIZO ()
.
= = = Datos: ( ) . P = 34.5 kg S = 10.18 mm D=? PARA ACERO CORRUGADO
. /
Datos: P = 34.5 kg S = 2.93 mm D=?
=
() ( )
=
. .
= . /
DETERMINACIÓN SU RESILIENCIA DELOS SIGUIENTES PROVETAS Y LA FÓRMULA PARA CALCULAR ES: Dónde:
=
R = resiliencia.
W =energía absorbida para producir la fractura.
= ∗ ℎ Dónde: h = altura de caída de martillo que absorbe la probeta para ser fracturado donde 10° es 0.15m
Tabla N°2 Probetas Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
Medidas de huella de la fractura(mm) L=60 , H=4.83 A1: L=13.56, H=5.65, A2; L=37.78, H=8.30 Diámetro: 9.80 Diámetro: 10.16
Área de fractura(cm2) 28.98 39.01 7.54 8.11
Tabla N°3 Probetas Muelle 1 Muelle Acero lizo Acero corrugado
Energía absorbida (°)
Altura de caída del martillo (cm)
90-81 =9 90-84 =6 90-48 =42 90-88 =2
13.8 9 63 3
HALLAMOS LA ALTURA PARA CADA PROBETA Tabla N°4
Probetas Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
Altura de caída del martillo 10°
0.15m
9°
X
10°
0.15m
6°
X
10°
0.15m
42°
X
10°
0.15m
2°
X
ℎ=
∗.
ℎ= ℎ=
= 0.138
∗. ∗.
ℎ=
∗.
= 0.09 = 0.63 = 0.03
Ahora hallamos W=? la energía absorbida para producir la fractura: =∗ℎ Tabla N°5
Probetas
La energía absorbida para producir la fractura
Muelle 1
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 13.8 = 476.1/
Muelle 2
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 9
Acero lizo Acero corrugado
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 63 2173.5/ = ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 3
= 310.5/ = = 103.5/
AHORA HALLAMOS LA RESILIENCIA SABIENDO QUE: =
=
=
=
=
=
=
=
=
PARA MUELLE 1 ./ .
= 16.42 /
PARA MUELLE 2 ./ .
= 7.95 /
PARA ACERO LIZO ./ .
= 288.26 /
PARA ACERO CORRUGADO ./ .
= 12.76 /
c) MEDIR LA DUREZA Y RESILENCIA. CUADRO DE RESULTADOS
Probetas
Dureza (kg/ )
Resiliencia(Kg/cm)
Muelle 1
.
16.42
Muelle 2
.
7.95
Acero lizo Acero corrugado
.
288.26 12.76
.
D) CALENTAR NUEVAMENTE LA PROBETA A 900°C Y DEJARLO ENFRIAR EN LA FRAGUA ASTA QUE ESTE A TEMPERATURA AMBIENTE. Tabla N°1 Probetas
Diámetro de la huella (mm)
Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
4.11 3.61
3.46 2.98
CALCUÑAMOS LA DUREZA DE LAS PROBETAS
PARA MUELLE 1
Datos:
=
() ( )
P = 34.5 kg S = 13.26 D=?
PARA MUELLE 2
=
() ( )
=
. .
=
. .
= . /
= . /
PARA ACERO LIZO
Datos:
=
( )
=
. .
= . /
P = 34.5 kg S = 9.40 mm D=? PARA ACERO CORRUGADO
Datos:
()
=
() ( )
=
. .
= . /
P = 34.5 kg S = 2.93 mm Y D= ¿
DETERMINACIÓN SU RESILIENCIA DELOS SIGUIENTES PROVETAS Y LA FÓRMULA PARA CALCULAR ES: Dónde:
=
R =resiliencia.
W =energía absorbida para producir la fractura.
= ∗ ℎ Dónde: h = altura de caída de martillo que absorbe la probeta para ser fracturado donde 10° es 0.15m
Tabla N°2 Probetas
Medidas de huella de la fractura(mm)
Área de fractura(cm2)
Muelle 1 Muelle 2
L=51.54 , H=4.63 L=46.84, H=6.36
23.86 29.79
Acero lizo Acero corrugado
Diámetro: 10.26 Diámetro: 9.24
8.27 6.71
Tabla N°3 Probetas Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
Energía absorbida (°)
Altura de caída del martillo (cm)
90-78 =12 90-82 =8 90-64 =26 90-86 =4
18 12 39 6
HALLAMOS LA ALTURA PARA CADA PROBETA Tabla N°4 Probetas Muelle 1 Muelle 2 Acero lizo Acero corrugado
Altura de caída del martillo 10°
0.15m
12°
X
10°
0.15m
8°
X
10°
0.15m
26°
X
10°
0.15m
4°
X
ℎ= ℎ= ℎ= ℎ=
∗. ∗.
= 0.12
∗. ∗.
= 0.18
= 0.39
= 0.06
Ahora hallamos W=? la energía absorbida para producir la fractura: =∗ℎ Tabla N°5
Probetas
La energía absorbida para producir la fractura
Muelle 1
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 18 = 621 ∗
Muelle 2
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 12 = 414 ∗
Acero lizo
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 39 = 1345.5 ∗
Acero corrugado
= ∗ ℎ → = 34.5 ∗ 6
= 207 ∗
AHORA HALLAMOS LA RESILIENCIA SABIENDO QUE: =
=
∗ .
=
=
=
=
=
= 26.02 /
PARA MUELLE 2
PARA MUELLE 1 :
=
=
∗ .
= 13.98 /
PARA ACERO LIZO .∗ .
= 162.69 /
PARA ACERO CORRUGADO ∗ .
= 30.85 /
MEDIR LA DUREZA Y RESILENCIA. CUADRO DE RESULTADOS
Probetas
Dureza (kg/ )
Resiliencia(Kg/cm)
Muelle 1
2.60
26.02
Muelle 2 Acero lizo
3.37 3.67
13.98 162.69
Acero corrugado
4.95
30.85
5.-ASER UN CUADRO COMPARATIVO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS. CUADRO DE RESULTADOS A 900°C DEL TEMPLE (TEMPLE VIOLENTO EN AGUA)
Probetas
Dureza (kg/ )
Resiliencia(Kg/cm)
Muelle 1
.
.
Muelle 2
11.02
.
Acero lizo . . Acero . . corrugado TIPOS FOTOGRAFIA DE LOS ACEROS DE ACERO
Muelle 1
Muelle 2
DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS También se puede observar y apreciar claramente una fractura uniforme y esto nos indica que a mayor % de carbono presenta estas fallas o fisuras Se observa fracturas del tipo chebron y fracturas dúctil y frágil dependiendo del % de carbono en cada probeta.
Aceros lisos
Como se puede observar el acero lizo tiene alta tenacidad, fractura dúctil que los demás aceros debido al poco contenido de carbono.
Acero corrugado
En el acero corrugado se puede percibir claramente que tiene menos tenas que el acero lizo x alto contenido de carbono
CUADRO DE RESULTADOS A 900°C (ENFRIADO EN FRAGUA A T° AMBIENTE RECOCIDO)
Probetas Muelle 1
Dureza (kg/ )
Resiliencia(Kg/cm)
2.60
26.02
Muelle 2 Acero lizo
3.37 3.67
13.98 162.69
Acero corrugado
4.95
30.85
TIPOS DE ACERO
Muelle 1
FOTOGRAFIA DE LOS ACEROS
DESCRIPCIÓN DE LOS RESULTADOS Los granos más ordenados cristalográficamente estructura ferritica y perlitica grano grueso
Muelle 2
Los granos más ordenados y compactos cristalográficamente estructura ferritica y perlitica grano grueso incrementa su tenacidad y ductilidad.
Aceros lisos
Los granos más ordenados y compactos cristalográficamente estructura ferritica y perlitica grano grueso incrementa su tenacidad y ductilidad
Acero corrugado
Los granos más ordenados y compactos cristalográficamente estructura ferritica y perlitica grano grueso tenacidad y ductilidad
6.-CONCLUSIONES Y SUJERENCIAS. Conclusiones:
En conclusión Consiste llevar a una temperatura que su que llegue a una estructura de austenitica a (800-925 °C) y seguido de un enfriamiento lento que se toma a una dterminado tiempo que demora en enfriarse. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que que disminuye el tamaño de grano y disminuye su dureza. Además facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material para tales fines en la elaboración de pizas o equipos de máquinas con fines industrial. Los granos de diferentes probetas se ven claramente tiene diferentes aspectos como x ejemplo en el muelle se granos gruesos y en aro corrugado se ve granos finos esto es básicamente por el contenido de carbono
