ENSAYO DE JOMINY
1.- Objetivo
Practicar un procedimiento para medir la templabilidad de un acero. Determinar la dureza en función de la velocidad de enfriamiento
2.- Equipo y Materiales.
2.1 Muestra de acero 2.2 Horno mufla. 2.3 Durómetro. 2.4 Tanque con dispositivo de chorro 2.5 Equipos de seguridad 3.- Marco Teórico. Ensayo de Jominy
La dureza que se obtiene en el temple de los aceros y la templabilidad son dos características que se confunden con frecuencia y conviene diferenciarlas con claridad. Si templamos varias clases de aceros, podemos ver que unos se endurecen más que otros y que la penetración de la dureza hacia el interior es unas veces mayor que otras. La dureza es la resistencia que opone el material a la penetración de un indentador bajo carga.
La templabilidad está determinada por la profundidad y distribución de la dureza en el interior de las piezas templadas, es decir, la profundidad de temple que se alcanza en una pieza de acero. Por ejemplo: Si tenemos un acero al carbono con 0.45%C y un acero aleado con 0.40%C, l%Cr y 0.lO%Va. Al tomar redondos de l00 mm de diámetro y los templamos obtenemos las siguientes durezas: Acero al carbono : 48 - 26 - 20 - 15 Rc. Acero aleado : 50 - 44 - 38 - 36 Rc. Observamos que la dureza disminuye rápidamente del exterior al interior en el acero al carbono y se conserva más uniforme en el acero aleado. Estas diferencias de penetración de la dureza se presentan por ser diferente la templabilidad de los aceros, vemos que la dureza y la templabilidad son cosas distintas. La dureza máxima que se puede obtener en un acero después del temple, depende del contenido de carbono, la templabilidad depende en cambio de los elementos aleantes y del tamaño de grano del acero. Los elementos que más favorecen la templabilidad son el manganeso, el molibdeno y el cromo. La templabilidad influye notablememente en los resultados cuando se ensayan piezas de bastante espesor y en cambio influyen muy poco cuando se templan piezas delgadas, es decir, que con aceros de diferente aleación y el mismo contenido de carbono se obtienen características casi idénticas cuando se trata de pequeños diámetros y muy diferentes cuando se trata de piezas de gran e spesor. En el temple, la velocidad de enfriamiento se distribuye por la sección de la probeta; la línea curva de la figura, muestra que en la superficie de la probeta, la velocidad de enfriamiento es máxima en el extremo y mínima en el centro.
Si la velocidad crítica de temple es igual a la magnitud que indica la línea horizontal, la pieza no se templará en todo su espesor y la profundidad de temple será igual a la capa rayada. Variación de la zona templada con la velocidad de enfriamiento de una redondo de acero sometido a temple. A medida que disminuye la velocidad crítica de temple, aumenta la profundidad de la capa templada, si la velocidad crítica es menor que la velocidad de enfriamiento en el centro, esta sección se templará completamente, pero si la sección es grande y la velocidad de enfriamiento en la superficie es menor que la velocidad crítica, no se templará el acero ni siquiera en la superficie, por tanto cuanto menor sea la velocidad crítica de temple, tanto mayor será la templabilidad del acero. A mayor lentitud de transformación de la austenita en perlita, mayor templabilidad. Para valorar prácticamente la templabilidad, se utiliza una magnitud que se llama diámetro crítico.
Diámetro crítico real.
Es el diámetro máximo de una barra cilíndrica en el que después del temple en ese medio de enfriamiento se consigue en su núcleo una estructura con 50% de martensita; por consiguiente para un acero dado, a cada medio de temple le corresponde su diámetro crítico, cuanto más intensamente enfríe el medio de temple, tanto mayor será el diámetro crítico. Si se necesita una pieza que se temple en todo su espesor, hay que elegir un acero tal que dé mayor diámetro crítico al de la pieza.
Diámetro crítico ideal.
Es el diámetro expresado en pulgadas del mayor redondo de ese acero en cuyo centro se consigue una estructura microscópica con 50% de martensita, después de ser enfriado desde la temperatura de temple en un medio de enfriamiento teórico, cuya capacidad de absorción de calor fuese infinita. El diámetro crítico es una magnitud importante para seleccionar la calidad del acero con que debe fabricarse una pieza. Las curvas críticas de templabilidad, permiten hallar los diámetros críticos ideal y real, se toma como límite entre la zona templada y no templada la llamada capa semimartensítica que está exactamente donde se presenta el cambio brusco de la pendiente de la curva. La existencia del 50% de Troostita, hace que desciendan las propiedades del acero templado por esto, el valor del diámetro crítico determinado por la dureza semimartensítica, debe considerarse como un escalón de tránsito para hallar el diámetro critico real con el cual se consigue que en el centro de la barra el temple sea completo (95% martensita). El método más cómodo para derterminar la templabilidad y por consiguiente, establecer experimentalmente el diámetro crítico ideal, es el ensayo Jóminy Además de valorar el diámetro crítico ideal, la templabilidad del acero permite calcular el diámetro máximo de un acero para obtener en su centro un 50% a un 99% de martensita en un medio de enfriamiento práctico determinado, para esto es necesario conocer lo que Grossman llama severidad de temple H, que es proporcional a la energía de enfriamiento de cada medio. La gráfica de Grossman representa los valores de los diámetros críticos de los aceros enfriados en un medio práctico determinado de severidad de temple en función de los diámetros críticos ideales. Gráfica que relaciona los diámetros críticos reales, la severidad de temple y los diámetros críticos ideales de los aceros. Los valores de la severidad de temple (H) de los medios de enfriamiento más frecuentes son: Medio refrigerante H
Agua 20°C 1.0 Agua 80°C 0.2 Aceite mineral 20-200°C 0.3 Agua-l0%NaCl 3.0 Agua-50%NaOH 2.0 El extremo templado en la probeta del ensayo Jóminy es enfriada muy rápidamente y por lo tanto tiene la máxima dureza posible de acuerdo con el contenido de carbono de la pieza.
Dado que la prueba se ha estandarizado de acuerdo con la temperatura, tamaño de la pieza y procedimiento, la velocidad de enfriamiento en cualquier punto es casi completamente independiente del tipo de acero. 4.- Procedimiento.
4.1 Prepare la muestra estandarizada. 4.2 Ubique la muestra en el horno mufla y elevar la temperatura hasta una temperatura de 850°C 4.3 Mantenga a esta temperatura por aproximadamente una hora 4.4 Efectúe el chequeo correspondiente al chorro de agua según indica en la teoría. 4.5 Dividimos la probeta en distancias iguales y marcamos con una línea 4.6 Con el durómetro tomamos los datos de dureza en cada una de las marcas. 4.7 Tabule los datos, según registro correspondiente. 4.8 Con los valores promedios grafique la curva correspondiente 4.9 Analice los resultados. 5.- Datos.
Material: Superficie cilíndrica de Acero Escala: Rockwell B Carga Aplicada: 100 Kg. Penetrador: bolita de acero de 1/16” CANT.
DUREZA
DISTANCIA (cm)
1
80
1
2
75
2
3
74
3
4
73
4
5
72
5
6
71
6
7
70
7
8
69
8
9
68
9
10
67
10
PROMEDIO:
719
6.- Grafico.
Dureza-Distancia 90 80 70 60
A Z 50 E R U40 D
DUREZA
30
DISTANCIA (cm)
20 10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
DISTANCIA
7.-Conclusiones.
Los tratamientos térmicos son indispensables para el mejoramiento de la calidad de un material, estos nos permiten modificar las propiedades para ajustarlas a las necesidades que se requieran. El ensayo de Jominy nos muestra que la dureza depende de la velocidad de enfriamiento, la cara inferior de la profeta que estuvo en contacto directo con el chorro de agua, mostro la máxima dureza, la cual fue disminuyendo a medida que la distancia a esta cara iba aumentando por lo que podemos decir que la relación dureza – velocidad de enfriamiento tiene una relación directa (a mayor velocidad, mayor dureza) 8.- Bibliografía
William Smith ,Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales. http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/e_jominy.htm http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_Jominy
