11.9 (a) Nombrar tres factores que influyen en la formación de la martensita a lo largo de la sección transversal de una probeta de acero (b) citar como se incrementa la formación de martensita Los tres factores que influyen en el grado en que se forma martensita son los siguientes: s iguientes: 1) Los elementos de aleación, agregando elementos de aleación aumenta en la medida en que forma martensita. 2) Tamaño de la pieza y forma, en la medida de los aumentos de formación de martensita medida que disminuye el modelo de sección transver sal y como aumenta el grado de irregularidad de formas. 3) Enfriamiento medio, el más grave es la amortiguación, la martensita más se forma. El agua proporciona un enfriamiento más grave que tiene petróleo, que es seguida por aire. Agitación el medio también aumenta la severidad de la amortiguación. 11.10 Nombrar dos propiedades térmicas de un medio líquido que influyan en la efectividad del temple Las dos propiedades térmicas de un medio líquido que influyen en su eficacia de enfriamiento son la conductividad térmica y capacidad calorífica.
11.11 dibujar el perfil de dureza radial en los s iguientes casos: a) En una probeta de 50 mm de diámetro de un acero 8640 templado en aceite con agitación moderada Esta parte del problema nos llama a construir un perfil de dureza radial de 50 mm (2 pulgadas) muestra un diámetro del cilindro de acero 8640 que que se ha apagado en el aceite moderadamente agitado. Las distancias equivalentes y durezas ta bulados a continuación se determina a partir de las Figuras 11.5 y 11.6. Radial equivalente
Distancia Posición, HRC Dureza mm (pulgadas)
Superficie 3/4R Mediados de radio Centro
7 (5 / 16) 11 (7 / 16) 14 (9 / 16) 16(10/16)
El perfil resultante se representa aquí.
54 50 45 44
b) En una probeta cilíndrica de 75 mm de diámetro de un acero 5140 que ha sido templado en aceite moderadamente agitado.
(B) El perfil de dureza radial para una de 75 mm (3 pulgadas) de diámetro de una muestra de acero 5140 que se ha apagado en el ac eite moderadamente agitado se desea. Las distancias equivalentes y durezas de las posiciones radiales diferentes, según lo determinado mediante las figuras 11.5 y 11.6, se tabulan a continuación.
Radial equivalente
Distancia Posición, HRC Dureza mm (pulgadas)
Superficie 3/4R Mediados de radio Centro
13 (1 / 2) 19 (3 / 4) 22 (14/16) 25 (1)
41 35 33 31
El perfil resultante se representa aquí.
c) En una probeta cilíndrica de 90 mm de diámetro de un acero 8630 templado en agua con agitación moderada El perfil de dureza radial para una de 90 mm (3-1/2 pulgadas) de diámetro de una muestra de acero 8630 que se ha apagado en el agua moderadamente a gitado se desea. Las distancias equivalentes y durezas de las posiciones radiales diferentes, según lo determinado mediante las figuras 11.5 y 11.6 (a) se tabulan a continuación. Radial equivalente
Distancia Posición, HRC Dureza mm (pulgadas)
Superficie 3 (1 / 8) 3/4R 10 (3 / 8) Mediados de radio 17 (11/16) Centro 20 (13/16) El perfil resultante se representa aquí.
50 38
30 28
d) en una probeta de 100 mm de diámetro de un acero 8660 templado en agua con agitación moderada. (D) El perfil de dureza radial para una de 100 mm (4 pulgadas) de diámetro de una muestra de acero 8660 que se ha apagado en el agua moderadamente agitado se desea. Las distancias equivalentes y durezas de las posiciones radiales diferentes, según lo determinado mediante las figuras 11.5 y 11.6, se tabulan a continuación. Radial equivalente
Distancia Posición, HRC Dureza mm (pulgadas)
Superficie 3/4R Mediados de radio Centro
3 (1 / 8) 11 (7 / 16) 20 (13/16) 27 (1-1/16)
63 61 57 53
El perfil resultante se representa aquí.
11.12 una probeta cilíndrica de acero de 38 mm de diámetro se ha templado en aceite moderadamente agitado. Las durezas en la superficie y en el centro deben ser inferiores a 50 y 55 HRC, respectivamente. ¿Qué aceros cumplen estos requisitos 1040, 5140, 4340,4140 y 8640? Un ejemplar de diámetro de acero de una pulgada se apaga en el aceite moderadamente agitado. Hemos de decidir cuál de los cinco diferentes aceros se han superficie y durezas central mínima de 55 y 50 HRC, respectivamente. En el aceite moderadamente agitado, las distancias equivalentes desde el extremo templado para una barra de diámetro de una pulgada de la s uperficie y las posiciones de centro son de 3 mm (1 / 8 pulgadas) y 8 mm (11/32 pulgadas), respectivamente [ Figura 11.6]. La dureza de estas dos posiciones para las aleaciones citada (según lo determinado mediante la figura 11.5) serán los siguientes.
Aleación 1040 5140 4340 4140 8640
Superficie dureza (HRC) 50 55 57 56 56
Centro Dureza (HRC) 30 47 57 54 52.5
Así, las aleaciones de 4340, 4140, 8640 y cumpliendo los criterios de superficie y durezas centro. 11.13 una probeta cilíndrica de 57 mm de diámetro debe ser austenizada y templada de forma tal que toda la pieza tenga una dureza mínima de 45 HRC. Si se dispone de los aceros 8660, 8640, 8630, 8620, ¿Con cuál de ellos se consigue esta exigencia si el medio de temple es (a) agua moderadamente agitada y (b) aceite moderadamente agitado? Este problema se nos llama a decidir cuál de 8660, 8640, 8630, 8620 y aleaciones pueden ser fabricados en una pieza cilíndrica de 57 mm (2-1/4 pulgadas) de diámetro que, cuando se apaga en agua ligeramente agitado, producirá una dureza mínima de 45 HRC en toda la pieza. El centro del cilindro de acero se enfría más lentamente y por lo tanto será más suave. En moderadamente agitadas aguas de la distancia equivalente desde el extremo templado para una barra de 57 mm de diámetro para la posición central es de unos 11 mm (7 / 16 pulgadas) [Figura 11.16]. La dureza en esta posición para las aleaciones citada (Figura 11.5) serán los siguientes. Aleación 8660 8640 8630 8620
Centro Dureza (HRC) 61 49 36 25
Por lo tanto, las aleaciones 8660 y 8640 sólo tendrá un mínimo de 45 HRC en el centro, y por lo tanto, a través de todo el cilindro. (B) Esta parte del problema nos pide que hagamos lo mismo para el aceite moderadamente agitado. En el aceite moderadamente agitado a la distancia equivalente desde el extremo templado para una barra de 57 mm de diámetro en la posición central es alrededor de 17,5 mm (11.16 pulgadas) [Figura 11.16 (b)]. La dureza en esta posición para las aleaciones citada (Figura 11.14) serán los siguientes. Aleación 8660 8640 8630 8620
Centro Dureza (HRC) 59 42 30 21
Por lo tanto, sólo la aleación 8660 tendrá una duración mínima de 45 HRC en el centro, y por lo tanto, a través de todo el cilindro. 11.14 se desea obtener una probeta cilíndrica de 44 mm de diámetro austenizada y templada con una microestructura que como mínimo contenga 50% de martensita en el centro. Escoger el acero idóneo de entre 4340, 4140, 8640, 5140 y 1040 si el medio de temple es (a) aceite moderadamente agitado y (b) agua moderadamente agitada. Se nos pide determinar el diámetro máximo posible para una pieza cilíndrica de acero 4140 que se va a templado en aceite moderadamente agitado de tal manera que la microestructura constará de al menos el 50% de martensita en toda la pieza. En la figura 11.5, la distancia equivalente desde el extremo templado de un acero 4140 para dar martensita 50% (o un 42,5 dureza HRC) es de 26 mm (1-1/16 pulg.) Así, la tasa de enfriamiento en el centro de la muestra debe corresponder a esta distancia equivalente. Utilizando la figura 11.6, la curva muestra centro toma un valor de 26 mm (1-1/16 pulgadas) de distancia equivalente a un diámetro de unos 75 mm (3 pulgadas). 11.15 se diseña una probeta de acero de 50 mm de diámetro para templar en agua con agitación moderada. Las durezas mínimas en la superficie y en el centro deben ser de 50 y 40 HRC, respectivamente. ¿Qué acero es el más adecuado: 1040, 5140 ,4340 ,4140 ,8620 ,8630 ,8640 ,8660. Cincuenta milímetros (dos pulgadas) de diámetro muestra cilíndrica de acero se enfría en agua moderadamente agitado. Tenemos que decidir cuál de ocho diferentes aceros tendrá superficie y durezas central mínima de 50 y 40 HRC, respectivamente. En moderadamente agitado agua, la misma distancia del extremo templado para una barra de 50 mm de diámetro para la superficie y las posiciones de centro son de 2 mm (1 / 16 pulgadas) y 10 mm (3 / 8 pulgadas), respectivamente [Figura 11.6]. La dureza de estas dos posiciones para las aleaciones citadas son los siguientes. Aleación
Superficie dureza (HRC)
Centro ) Dureza (HRC)
1040 5140 4340 4140 8620 8630 8640 8660
53 57 57 57 43 25 57 64
28 46 56 54 28 38 52 62
Así, las aleaciones de 5140, 4340, 4140, 8640 y 8660 se cumple los criterios de superficie y durezas centro.
11.16 Una probeta cilíndrica de acero 4140 se ha austenizado y templado en aceite moderadamente agitado. Si la microestructura del centro consiste en 80 % como mínimo de martensita. ¿Cuál es el diámetro adecuado? Treinta y ocho milímetros de diámetro muestra cilíndrica de acero, el calor se tratan de forma que la microestructura de todo será como mínimo el 80% martensita. Tenemos que decidir cuál de varias aleaciones satisface este criterio si el medio de enfriamiento es moderadamente agitado (un aceite), y (b) de agua. (A) más bajo desde la velocidad de enfriamiento está en el centro, queremos un mínimo de 80% de martensita en la posición central. En la figura 11.6, la velocidad de enfriamiento es igual a una distancia equivalente desde el extremo templado de 12 mm (1 / 2 pulgadas). De acuerdo a la Figura 11.5, la dureza, equivalente al 80% de martensita estas aleaciones son de 50 HRC. Por lo tanto, todo lo que necesitamos hacer es determinar cuál de las aleaciones tienen una dureza 50 HRC a una distancia equivalente del extremo templado de 12 mm (1 / 2 pulgadas). A una distancia equivalente a 12 mm (1 / 2 pulgadas), el durezas a continuación se determinarán en la figura 11.5 para las distintas aleaciones.
Aleación 4340 4140 8640 5140 1040
Dureza 55 52 48 42 25
Así, las aleaciones 4340 y 4140 sólo se califican. (B) Para el agua moderadamente agitado, la velocidad de enfriamiento en el centro de una muestra de 38 mm de diámetro es de 8 mm (5 / 16 pulgadas) de distancia equivalente desde el extremo templado [Figura 11.6]. En esta posición, la dureza a continuación se determinará en la figura 11.5 para las aleaciones diversas. Aleación 4340 4140 8640 5140 1040
Dureza (HRC) 56 55 54 49 32
Todavía es necesario contar con una dureza de 50 HRC o más en el centro, por lo que las aleaciones de 4340, 4140, 8640 y calificar.
11.17. Comparar la efectividad de los temples en agua y en aceite, ambos con agitación moderada, mediante la representación gráfica de los perfiles de dureza radial en probetas cilíndricas de 75mm de diámetro de una acero 8640 templadas en ambos medios. Para el agua moderadamente agitado, las distancias equivalentes y durezas de las varias posiciones radiales [Cuadro 11.16 (a) y 11,13] se tabulan a continuación. Radial Posición Superficie 3/4R Mediados de radio
Centro de
equivalente Distancia mm 3 9 13.5 16.5
HRC Dureza 56 53 47 43
Mientras que para el aceite moderadamente agitado, las distancias equivalentes y durezas de las posiciones radiales diversas ocasiones [las figuras 11.16 (b) y 11.13] se tabulan a continuación. Radial Posición Superficie 3/4R Mediados de radio
Centro
equivalente Distancia mm 13 19 22 25
HRC Dureza 48 41 38 37
Estos datos se representan aquí.
11.18. Un cilindro de acero 8660 se ha austenizado y templado en aceite con agitación moderada. Si la dureza de la superficie debe ser de 58 HRC, ¿Cuál es el diámetro adecuado? Justificar la respuesta. En la figura 11.14, la distancia equivalente desde el extremo templado de un acero 8660 para dar una dureza de 58 HRC es de unos 18 mm (3 / 4 pulg.) Así, la tasa de enfriamiento en la superficie de la muestra deberá corresponder a esta distancia equivalente. Utilizando la figura 11.16 (b), la curva muestra la superficie adquiere un
valor de 18 mm de distancia equivalente a un diámetro de unos 95 mm (3,75 pulgadas).
11.19. Los cuproberilos endurecen por precipitación. Después de consultar la región del diagrama de fases (figura 11.17) especificar; (a) Tramo de composiciones susceptibles de endurecimiento por precipitación.
En cuanto al endurecimiento por precipitación, los pasos son los siguientes:
1) tratar la solución de calor por el calentamiento en la r egión solución de fase sólida. 2) Apaga a una temperatura relativamente baja. 3) se endurecen precipitación por calentamiento a una temperatura que está dentro de la región sólida en dos fases. 4) Enfriar a temperatura ambiente. (b)Tratamiento térmico (en términos de temperatura) utilizado para endurecer la aleación escogida del tramo (a).
Para el endurecimiento por precipitación, las microestructuras que se forman en el calor varias etapas tratar en el inciso (a) son:
1) Monofásico 2) Monofásico – sobresaturada 3) Las partículas pequeñas en forma de placa de una nueva fase dentro de una matriz de la fase inicial. 4) Lo mismo que 3) Para el endurecimiento del acero, las características mecánicas de los distintos pasos en el inciso (a) son los siguientes: 1) No es importante 2) El acero se vuelve dura y quebradiza al temple. 3) Durante el temple, la aleación se ablanda un poco y se hace más dúctil. 4) No hay cambios significativos al enfriarse o mantener a temperatura ambiente.
Para el endurecimiento por precipitación, las características mecánicas de los distintos pasos en el inciso (a) son los siguientes:
1) No es importante 2) La aleación es relativamente suave. 3) La aleación se endurece con el tiempo cada vez mayor (inicialmente), y se vuelve más quebradizo; que puede ablandarse con overaging. 4) La aleación puede continuar para endurecer o excedente a temperatura ambiente.
11.20. Comparar el endurecimiento por precipitación (secciones 11.7 y 11.8) y el endurecimiento del acero por temple y revenido (sección 10.5 y 10.8) con respecto a: (a)Procedimiento total del tratamiento té rmico. Con respecto a los procedimientos de tratamiento térmico total, el 1) Austenitize por encima de la temperatura crítica superior.
2) Apaga a una temperatura relativamente baja. 3) Temper a una temperatura por debajo de la eutectoide. 4) Enfriar a temperatura ambiente.
En cuanto al endurecimiento por precipitación, los pasos son los siguientes:
1) tratar la solución de calor por el calentamiento en la r egión solución de fase sólida. 2) Apaga a una temperatura relativamente baja. 3) se endurecen precipitación por calentamiento a una temperatura que está dentro de la región sólida en dos fases. 4) Enfriar a temperatura ambiente. (b)Microestructuras desarrolladas. Para el endurecimiento del acero, las microestructuras que se forman en el calor varias etapas el tratamiento en el inciso (a) son: 1) Austenita 2) martensita 3) martensita templado 4) martensita templado Para el endurecimiento por precipitación, las microestructuras que se forman en el calor varias etapas tratar en el inciso (a) son: 1) Monofásico 2) Monofásico - sobresaturada 3) Las partículas pequeñas en forma de placa de una nueva fase dentro de una matriz de la fase inicial. 4) Lo mismo que 3) (c)Variación de las propiedades mecánicas en las distintas etapas del tratamiento térmico. Para el endurecimiento del acero, las características mecánicas de los distintos pasos en el inciso (a) son los siguientes:
1) No es importante 2) El acero se vuelve dura y quebradiza al temple. 3) Durante el temple, la aleación se ablanda un poco y se hace más dúctil. 4) No hay cambios significativos al enfriarse o mantener a temperatura ambiente. Para el endurecimiento por precipitación, las características mecánicas de los distintos pasos en el inciso (a) son los siguientes: 1) No es importante 2) La aleación es relativamente suave. 3) La aleación endurece al aumentar el tiempo (inicialmente), y se vuelve más quebradizo; que puede ablandarse con overaging. 4) La aleación puede continuar para endurecer o excedente a t emperatura ambiente. 11.21. Una aleación de aluminio 2014 solubulizada por tratamiento térmico se endurece por precipitación hasta un límite elástico de 345 MPA y una ductibilidad mínima de 12% EL. Especificar la temperatura y el tiempo del tratamiento térmico aplicado. D16 Se nos pide que especifique un tratamiento térmico para la práctica de una aleación de aluminio 2014 que producirá un límite elástico mínimo de 345 MPa (50.000 psi), y un mínimo de ductilidad EL 12%. En la figura 11.25 (a temperaturas), el calor y el tiempo de tratamiento de los siguientes rangos son posibles a la dará la fuerza rendimiento requerido. Temperatura( C) 260 204 149 121
intervalo de tiempo (h) no es posible 0.3-15 10-700 300
En cuanto a las temperaturas y los tiempos para dar la deseada ductilidad [Figura 11.25 (b)]: Temperatura( C) 260 204 149 121
intervalo de tiempo (h) <0,02> 10 <0,4,> 350 <20 <1000
A partir de estas tabulaciones, lo siguiente puede llegar a la conclusión: No es posible calentar el tratamiento de esta aleación C con el fin de producir la deseada conjunto de propiedades - no hay a 260 superposición de los dos conjuntos de rangos de tiempo.
En 204 C, el tratamiento térmico de tiempo tendría que ser alrededor de 0,4 h, lo que es práctico.
En 149
C, el rango de tiempo es de 10 a 20 h, que es un poco en el lado largo.
Por último, a 121
C, el rango de tiempo es prácticamente largo (300 a 1000 h).
