INFORME DE LABORATORIO 1. PROPIEDADES MECÁNICAS (ESFUERZO Y DEFORMACIÓN)
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Diagrama de enfriamiento constante acero AISI 4140
En la figura se observan las distintas fases formadas al enfriarse a distintas distancias de la punta de la probeta, se puede apreciar que a un octavo de pulgada (0.3175 mm) la transformación es en un cien por ciento martensítica, para la línea que está ubicada a 3/8 de pulgada (0.9525 mm), se observa que desde la temperatura inicial cruza la línea de ferrita a los 12 segundos, la de bainita a los 18 segundos, y la de martensita a los 35 segundos, resultando en una estructura de ferrita, bainita, martensita y austenita. La que se encuentra ubicada a 2 pulgadas (50.8 mm) pasa por la línea de ferrita a los 50 segundos, por la de perlita a los 95 segundos, por la de bainita a los 190 segundos y resulta siendo una estructura de ferrita, bainita, perlita y austenita. Se puede notar el hecho de que a estas distancias ya tienden a comportarse como un enfriamiento hecho simplemente con el aire. Y las curvas tienden asintóticamente a este enfriamiento.
Por ser una probeta cilíndrica y al exponer solo la parte inferior de esta al chorro de agua, se enfriará a distintas velocidades según la distancia al extremo templado. Estas velocidades son las mismas para cualquier tipo de acero si este cumple con las mismas condiciones de ensayo. Los planos intermedios entre ambos extremos se enfrían a velocidades que producen distintos grados de transformación martensítica ( figura 2.1). En la gráfica 2.1 se compara la velocidad de enfriamiento del acero SAE 4140 con otros aceros, relacionándolos con su dureza. Se podría concluir que el acero estudiado no pierde mucha dureza mientras se enfría con relación a los otros metales mostrados, encontrándose debajo del acero SAE 4340. Por medio del factor de templabilidad, podremos identificar el diámetro crítico ideal (DCI) sin usar las curvas Jominy. Este procedimiento se basa en usar factores multiplicadores para cada elemento aleante y un diámetro crítico inicial para el contenido de carbono, dependiente del tamaño de grano
INFORME DE LABORATORIO 1. PROPIEDADES MECÁNICAS (ESFUERZO Y DEFORMACIÓN) austenitico. Se Usa la siguiente expresión:
En esta expresión: Di es el diámetro inicial y fi es el factor multiplicador de cada elemento ( grafica 2.2), que se obtiene gráficamente.
.Figura 2.1
Grafica 2.1
Grafica 2.2
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Para el caso del acero estudiado el DCI se encuentra entre un intervalo de 3.1 a 4.7 in. Este procedimiento también es utilizado para hallar el tamaño de grano, que estudiaremos más adelante. Para calcular la severidad del medio de temple (H), utilizamos una curva de Lamont, para la posición (r/R) 0,8. Entrando con el diámetro de la pieza y la distancia Jominy del ensayo, en nuestro caso 32,8 mm. En este documento no encontraremos un valor de H para el acero 4140 debido a no tener las curvas de Lamont para esta posición.
Figura 2.3
Figura 2.4
En la muestra ( figura 2.3 y 2.4) se pueden observar inclusiones no metálicas, que por lo general aparecen como huecos o agujeros. Aunque grabado macro puede proporcionar una buena indicación de la limpieza del acero, es preferible llevar a cabo estudios de investigación mediante metalografía. A este tipo de inclusiones se le conoce como escamas, que son fisuras internas, que a veces se llaman fisuras o grietas de enfriamiento térmico. Pueden ser detectados por macro grabado y su identidad puede ser verificada por una prueba de fractura de una muestra endurecida en la que las grietas se revelan como brillantes manchas cristalinas. Podemos determinar el tamaño del grano por medio del Diámetro Critico Ideal ( Gráfica 2.3), y según el porcentaje de
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carbono presente en la aleación.
Figura 2.3
En este corte podemos identificar ferrita, perlita y martensita.
Una vez realizado el ataque metalográfico, obtuvimos las siguientes microfotografías clasificadas de la siguiente manera. Figura 2.2, corte transversal a 100X. Figura 2.3, corte transversal a 400X. Figura 2.4, corte longitudinal a 100X. Figura 2.5, corte longitudinal a 400X.
Figura 2.4
Figura 2.2
Figura 2.5
En este corte notamos que desaparece la perlita pero la
INFORME DE LABORATORIO 1. PROPIEDADES MECÁNICAS (ESFUERZO Y DEFORMACIÓN) austenita aparece junto a ferrita y martensita que permanecen presentes.
BIBLIOGRAFÍA [1] Artículo Predictive modeling and experimental results for residual stressesin laser hardening. – Neil S. Bailey, Wenda Tan, Yung C. Shin. [2] Atlas os isothermal and c ooling transformation diagrams. [3] https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=sites&srcid=ZGVmYXVsdG RvbWFpbnxjZWltYXRlcmlhbGVzdW5hbHxneDo1YzM5NWYwNjcy YmI4NzMy. [4] Ciencia e Ingeniería de los materiales. Donald R. Askeland. 3ª Ed. Cap. 6, Ensayos y Propiedades Mecánicas. [5] Norma ASTM A322 [6] http://www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/mecanicas.PDF. [7] https://sites.google.com/site/ceimaterialesunal/home.
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