UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA SECCIÓN MECÁNICA
LABORATORIO DE: INGENIERÍA DE MATERIALES GRUPO: 1501C PROFESOR: Rolando Cortés Montes de Oca ALUMNO: Jesús Fernando Ceballos Domínguez
PRÁCTICA 1 TEMPLE “
”
FECHA DE ELABORACIÓN: 10 de octubre de 2018 FECHA DE ENTREGA: 23 de octubre de 2018
SEMESTRE 2019-I
CALIFICACIÓN:
OBJETIVOS
Comprobar el efecto del contenido de carbono y del medio de enfriamiento en la dureza obtenida en un acero sometido al tratamiento de temple (templado).
INTRODUCCIÓN El temple o templado es un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero a una temperatura determinada, dejar el acero esa temperatura hasta que el calor penetre hasta el corazón de la pieza y enseguida de esto enfrías rápidamente en agua, aceite, dependiendo el tipo de acero. 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° más alto que la línea A1. El calentamiento de temple se realiza en hornos de acción periódico y continua, en nuestro laboratorio contamos con una mufla que funciona con electricidad. Esta se deja calentando alrededor de una hora antes de realizar el templado. A la hora de templar, corrientemente se hace con agua, cuando de piezas de carbono se trata, pero también se puede ocupar aceite mineral. En esta práctica usamos los dos medios para los dos tipos de acero que utilizamos.
MATERIAL Y EQUIPO
Barras de acero NOM-1018 (cold rolled) y NOM-1045 (o NOM-1060)
Mufla (horno)
Recipiente para contener los medios de temple
Microscopio metalográfico
Durómetro
Pinzas de sujeción
Guantes de asbesto
Reactivo de ataque para el acero (Nital al 2%)
Agua dulce y aceite mineral
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Corte 2 probetas de acero NOM-1018 (cold rolled) y 1 probeta de acero NOM-1045 con una longitud aproximada de 2cm. 2. Desbaste las 3 probetas con papeles lijas de número 220, 320, 400, 500, 600 y 1000. 3. Pula dos probetas, una de acero NOM-1018 y otra de acero NOM-1045. 4. Ataque químicamente las dos probetas seleccionadas con el Nitral al 2%. 5. Observe al microscopio las 2 probetas y dibujar la microestructura observada a 400x. 6. Con ayuda del durómetro Rockwell mida la dureza de ambos aceros. 7. Caliente las 3 probetas en la mufla a una temperatura comprendida entre 850 y 900°C durante 20 minutos. 8. Cuando las probetas estén listas para el temple, tomar una de las probetas de acero NOM-1018 con las pinzas e introdúzcala en el recipiente con agua, agitando en forma de “ocho” dentro del medio de temple durante unos pocos minutos hasta que
se enfríe, haga lo mismo con la probeta de acero NOM-1045, repita el procedimiento utilizando aceite como medio de temple, por último, las dos probetas restantes (una de cada acero) se sacan del horno y se dejan enfriar al aire. 9. Pulir y atacar con el mismo reactivo a las probetas. 10. Observar al microscopio todas las probetas y dibuje lo observado a 400x. 11. Practique la prueba de dureza a todas las probetas.
Acero 1045 antes del temple
Acero 1045 después del temple
Lamentablemente, el acero 10108 no pudo verse en el microscopio metalográfico.
CUESTIONARIO 1. ¿Qué es un tratamiento térmico? Es una secuencia de calentamiento y enfriamientos que se aplican a una aleación en estados sólido con la finalidad de obtener propiedades específicas, cuidadosamente controlados. 2. ¿Qué es el temple y cuál es su objetivo? El temple es un tratamiento térmico que se aplica precisamente a los aceros y a algunas aleaciones no ferrosas. Su principal objetivo es aumentar la dureza y resistencia mecánica del material. 3. ¿Qué es un temple completo y qué es el temple incompleto? El temple completo consiste en calentar el acero a una temperatura de 30-50°C por arriba de la temperatura crítica superior, de tal manera que se caiga en la zona austenítica. Se mantiene el tiempo suficiente a dicha temperatura, recomendándose una hora por cada 25 mm de espesor o diámetro. Después de eso se enfría rápidamente en el medio adecuado (agua o aceite) para evitar la transformación de la austenita en ferrita más carburo. El temple incompleto es un temple normal con la diferencia de que se utilizan dos medios de temple; primero el acero se enfría en agua para obtener una velocidad mayor a la velocidad crítica y después se templa en aceite para obtener una menos velocidad a la cual la austenita se transforma en martensita. De esta manera se reducen los esfuerzos internos que pueden producir deformaciones y grietas en el acero.
4. ¿Cuáles son los medios de enfriamiento que se emplean en el temple, y de qué factores depende la elección de éstos? Agua: para aceros simples. Aceite: para aceros aleados. Baños de sales: aceros de alta aleación. Aire: aceros de alta aleación.
5. Haga una tabla con los resultados obtenidos. TEMPLADO EN AGUA
TEMPLADO EN ACEITE
Acero
Antes Después Antes Dureza Microestructura Dureza Microestructura Dureza Microestructura
1045
Rb=71
1018
Rb=62 Rb=63
Aumenta la perlita Más granos de ferrita que perlita
Rb=93 Rb=90 Rb=74 Rb=75
No se modifica mucho No se vio
Después Dureza Microestructura
-
-
-
-
Rb=64 Rb=62
Más granos de ferrita que perlita
Rb=72 Rb=72
No se vio
6. Para la mayoría de los propósitos donde el acero al carbono debe ser endurecido. ¿Cuál es el rango de contenido de carbono que es utilizado? ¿Por qué? Los aceros con un contenido menor al 0.3% de Carbono no toman temple debido a que al ser enfriados rápidamente de la temperatura de austenización fijan estructuras no martensíticas como por ejemplo perlita y ferrita. La temperatura de austenización es variable, dependiendo el porcentaje que contenga el acero. 7. En el templado, ¿Qué determina la máxima dureza que puede obtenerse en una pieza de acero? La cantidad de martensita conseguida. 8. ¿Por qué no debe calentarse el acero demasiado arriba de su temperatura crítica superior antes de ser enfriado? Porque si la temperatura de temple es demasiado alta se forma una martensita de agujas gruesas como consecuencia de la falta de gérmenes y lo mismo ocurre si el tiempo es demasiado largo. 9. ¿Qué es la velocidad crítica de enfriamiento? Es la mínima velocidad de enfriamiento que permite obtener una estructura 100% martensítica. 10. ¿Para qué se adicionan elementos aleantes a los aceros? Para mejorar sus propiedades mecánicas, aumentar la resistencia a la corrosión, a la oxidación y aumentar la templabilidad. 11. Explique por qué no es deseable la oxidación en un tratamiento térmico. Porque la oxidación retarda la rapidez real de enfriamiento teniendo que emplear algún método como atmos.
12. Explique por qué no es deseable la descarburación en un tratamiento térmico. Porque así se obtiene la máxima dureza en la prueba que se realiza después de tratar térmicamente la pieza. 13. ¿Qué ventajas proporciona un calentamiento previo (precalentamiento) del acero antes de ser templado? Elimina las tensiones del maquinado. Acorta el tiempo necesario para templar y así reduce la decarburización y oxidación templar. Disminuye la deformación que puede resultar.
14. ¿Qué ventajas se obtienen al templar en baños de sal nuestras probetas? Rapidez del tratamiento, uniformidad de temperatura, la ausencia de oxidación y la facilidad de manejo. 15. ¿A qué se deben los cambios dimensionales ocasionados al templar aceros? Puede ser causada por malos manejos en el temple, un golpe, por ejemplo, cuando la herramienta esté a calor, pandeamiento por falta de soporte, enfriamiento disparejo, etc. Se puede evitar mejorando la técnica de temple. Sin embargo, los aceros sufren un cambio dimensional inevitable por el mismo proceso de temple.
CONCLUSIONES Los tratamientos térmicos se aplican a los aceros para obtener propiedades específicas en el material sometido a este, como ductilidad, dureza, etcétera. En el caso del templado, se aplica a los aceros con la finalidad de aumentar la dureza y la resistencia mecánica, esto para favorecer la utilidad práctica de las piezas sometidas al temple. A pesar de que con el temple aumentamos dureza y resistencia mecánica, este tratamiento tiene dos grandes desventajas: disminuye su ductilidad y también la tenacidad. Esto puede provocar que las características que queremos para un uso en específico no sean las deseadas. Esas dos desventajas del temple pueden corregirse gracias al tratamiento Revenido que se puede aplicar después de templar el material, pero eso lo veremos en la práctica No. 2. No todos los aceros al carbono pueden ser sometidos a temple. Para que un acero al carbono pueda ser sometido al temple, debe contener al menos 0.35% de carbono. Si posee menos de este elemento, el temple no puede llevarse a cabo porque menores cantidades de carbono producen perlita y ferrita, en vez de austenita, evitando así la formación de martensita para aumentar la dureza y resistencia del material. Los medios en los que se puede templar un material van a depender de su composición química. Para aceros simples se debe templar en agua, para aceros aleados se debe templar en aceite y los aceros de alta aleación se templan en baños de sales o aire. Durante el temple si se realiza de manera incorrecta puede provocar daños significativos en la pieza que se templó como pandeamiento, enfriamiento disparejo y demás efectos que provocan que el material no consiga la dureza o resistencia mecánica deseada, inclusive hasta agrietamientos.
BIBLIOGRAFÍA Cortés González E., Díaz del Castillo F., Reyes Solís A. (2018). Ingeniería de Materiales: Prácticas de Laboratorio. Cuautitlán, México: FESC.
CIBERGRAFÍA http://sisa1.com.mx/pdf/Aceros%20SISA%20Tratamiento%20T%C3%A9rmico%20de%20A ceros%20Especiales.pdf https://www.uam.es/docencia/labvfmat http://cienciaymateriales.blogspot.com/2013/04/53-que-es-la-velocidad-critica-de.html
