UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE MATERIALES II
FACULTAD DE INGENIERÍA
PRACTICA Nº 4 ENSAYO DE YOMINY I.
RESUMEN: El temple y el Revenido, tienen como objetivos el estudio del medio enfriador sobre la microestructura y dureza de los aceros SAE 1045 y SAE 4140, además se debe estudiar el efecto de la temperatura del revenido sobre la estructura y dureza de los aceros templados. Estos son tratamientos Térmicos utilizados en aceros, con el principal fin de entregar una dureza bastante alta respecto de otros tratamientos térmicos comerciales. Si bien la dureza obtenida depende fundamentalmente de la velocidad de enfriamiento del temple, ya que la dureza será directamente proporcional a la velocidad de enfriamiento, produciendo la mayor dureza a velocidad de enfriamiento bastante rápida, debido a que en tal velocidad no se alcanza a producir la difusión del carbono, provocando así que el carbono quede atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo llamada martensita, que sería la provocadora del aumento de dureza. Las muestras templadas se llevan a un horno con temperatura de 900°C, donde son mantenidas media hora, para luego ser retiradas y enfriadas bruscamente, ya sea en agua, salmuera o aceite, posteriormente se prosigue con el tratamiento de revenido, donde solo algunas muestras pasan esta etapa con el fin de obtener un acero con durezas similares a las obtenidas ob tenidas en el temple, pero con la particularidad que le brinda al acero además de dureza una ductilidad y tenacidad mayor. Al efectuar el revenido se vuelve a introducir las muestras de acero en el horno, pero esta vez a bajas temperaturas, siendo la óptima a 200°C, para luego enfriar la muestra a temperatura ambiente.
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II.
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OBJETIVOS:
Determinar la templabilidad o capacidad de temple mediante la obtención de la profundidad y distribución de la dureza en el interior de una pieza, (para un acero de construcción SAE 1050).
Evaluar las curvas de templabilidad o curvas Jominy de los aceros.
Determinar el diámetro critico (Dc) y el diámetro critico ideal (Di).
III.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
Se trata de templar una probeta estandarizada del acero. Primero se calienta a la temperatura de austenización, enfriándola posteriormente mediante un chorro de agua con una velocidad de flujo y a una temperatura especificada, el cual sólo enfría su cara inferior. Dicha cara actúa como superficie templada y enfría la probeta de forma longitudinal hacia su extremo superior sólo por conducción, apareciendo un gradiente de velocidades de enfriamiento desde la máxima velocidad en el extremo templado (inferior), a la mínima en el extremo superior. Una vez que la probeta se ha enfriado a temperatura ambiente, se limpia una superficie y se determina la dureza a lo largo de los 95mm de la probeta. Luego medimos a 3mm, 15mm, 25mm, 45mm, 60mm, 80mm. Después se traza una curva de templabilidad representando los valores de dureza en función de la distancia al extremo templado. Através de este ensayo determinaremos la templabilidad, temple, recocido y cementación de los siguientes aceros: 1045, 4140 ,4340.usando ensayo de dureza en escala ROCKWELL C y ROCKWELL B. Acero 1045: Dureza inicial 77.4 HRB. Acero 4140: Dureza inicial 26,5 HRC. Acero 4340: Dureza inicial 28,3 HRC.
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EL ENSAYO JOMINY: Como la resistencia es el factor principal en el diseño, es más conveniente basar la especificación del acero en la Templabilidad, en vez de la composición química. El método más ampliamente utilizado para determinar la templabilidad es la prueba o ensayo de templabilidad por enfriamiento de la punta o prueba Jominy.
La prueba ha sido estandarizada por la ASTM, la SAE y la AISI.
Se utiliza una probeta de 1in de diámetro y 4 in de largo.
Se calienta la probeta a temperatura de austenización, se saca del horno y se coloca
en un sostén, donde un chorro de agua choca en
la cara del fondo de la muestra.
El tamaño de la pieza, la distancia del orificio al fondo de la muestra, la temperatura y la circulación del agua están estandarizados de manera que toda la muestra templada recibe la misma rapidez de enfriamiento.
Se mantiene la muestra durante 10 minutos.
Se limpia las superficies planas, paralelas longitudinalmente.
Se toman lecturas en la escala Rockwell C a intervalos definidos en tabla de valores.
Los resultados se expresan como una curva de dureza contra distancia.
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IV.
MATERIALES E INSTRUMENTOS
Equipos para el ensayo Jominy.
Probeta Jominy de un acero.
Horno eléctrico de cámara.
Durómetro.
Elementos para el desbaste, pulido y ataque.
V.
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Se precalienta el horno hasta una temperatura de 900°C, luego se coloca la probeta Jominy 1050 en el horno y se mantiene durante una hora y media a la temperatura de 900°C, se habre la llave de agua del dispositivo Jominy, previamente se ajuste la columna de agua libre a una altura de 2,5”.
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Luego se remueve la probeta del horno y se coloca en el dispositivo jominy en un tiempo no mayor a 5 segundos tal como se muestra en la Figura.
Luego se abre la llave del agua para que se enfrié la parte baja de la probeta sin que el agua moje los lados de la probeta, y se deja correr el agua durante 10 minutos.
Se saca la probeta Jominy 1050 del dispositivo y luego se maquina dos superficies planas paralelas de 0.4 mm. de profundidad para luego medir la dureza en la superficie maquinada. Estas medidas de dureza se realizaron cada 1/16”, luego con estos
datos se procedió a hacer el grafico de la curva de templabilidad.
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VI.
MANIPULACION DE DATOS
DISTANCIA (mm)
HDR
2
50
3
47.5
5
47.9
6
45.6
6.5
45.6
8
45.7
9
45.6
12
45.3
13.5
45.3
15
45
17
44.7
18
44.1
19.5
42.7
21.5
42.8
24
42.3
27
41.8
29
40.9
31.5
40.6
34
39.9
37
39.3
39.5
38.4
42
38.8
45.5
38.3
48.5
38.3
51
37.7
53.5
37.2
56.5
37.3
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59.5
36.6
62.5
36.4
66
36.1
69.5
36.2
75
36.5
81
36.6
85
37.2
90.5
37
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VII. RESULTADOS
60
50
40
r d H A Z 30 E R U D
20
10
0 0
10
20
30
40
50
60
DISTANCIA AL EXTREMO TEMPLADO
VIII.- DISCUSIÓN DE RESULTADOS
IX.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
70
80
90
100
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Recomendaciones
X. ANEXOS XI. BIBLIOGRAFÍA [1] Smith, William F, Hashemi, Javad – 4A ED, Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. [2] Askeland, Donald R, Phule, Pradeep P, – 4A ED, Ciencia e ingenieria de los materiales. [3] http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm13/pfcm13_2.html [4] http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/fases.htm [5] http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_fase [6] http://unefa-termodinamica.blogspot.com/2009/06/diagramas-depropiedades.html [7] http://ram.meteored.com/numero38/imagenes/AGUA1.jpg [8] http://oregonstate.edu/instruct/me581/Homework/F05/ME481Hmwk5.ht ml [9]http://metalografia.comli.com/Nocions%20diagrames%20de%20fase.html [10] http://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materialesindustriales/material-de-clase-1/Tema5-Diagramas_de_fase-final.pdf [11] http://cienciamateriales.argentina-foro.com/t120-27-sistema-binario-desolubilidad-parcial-concepto-de-eutectico-caracteristicas