TALLER 4

Julián Garzón Vargas 201519983 Daniela Sánchez Bogotá 201515360

TALLER 4:

1. Con respecto a las tensiones térmicas generadas durante el temple del acero, responda: I – Son Son el resultado de los gradientes de temperatura que se forman durante el rápido enfriamiento II – La La severidad del medio de temple no afecta las tensiones térmicas generadas III – La La distorsión y las grietas de temple están relacionadas con estas tensiones. De acuerdo con las afirmativas arriba, seleccione la respuesta más apropiada:

a. (__) Solamente la I está correcta. b. (__) Solamente Solamente la la II está correcta. c. (__) Las alternativas I y II están correctas. d. (X) Las alternativas I y III están correctas. (Facultad de ingenieria-UNLP) e. (__) Las alternativas II y III están correctas. 2. ¿Qué productos, aplicados a la ingeniería, se pueden obtener a partir de la esferoidización?

La esferoidizacion se utiliza para mejorar la maquinabilidad de los aceros de alto carbono, este tratamiento genera un grano esférico o globular en el acero. Los aceros de bajo carbono se pueden esferoidar, pero su maquinabilidad empeora porque se vuelven gomosos y blandos. (Hornos industriales) Productos aplicados a la ingeniería obtenidos por este tratamiento térmico: Tornillos, alambre 3. Falso y verdadero, si es falso corrija: c orrija: a) (F) La transformación martensítica es una transformación de difusión y hay cambio en la composición química. R: La martensita se consigue al enfriar rápidamente con un tratamiento térmico en el que la ausentita pasa por la temperatura martensitica martensitica inferior y se genera un cambio en la estructura de FCC a BCT. Como la reacción ocurre tan rápido y a bajas temperaturas el tiempo requerido para que la difusión este presente no es suficiente. (Transformacion austenita-martensita, s.f.) b) (V) La transformación martensítica se da únicamente bajo enfriado a una velocidad de enfriamiento específica y se detiene si el enfriado es interrumpido.

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temperatura cambia con respecto a la velocidad de enfriamiento. c) (F) La temperatura R: La temperatura matensitica cambia en relación al contenido de carbono en el acero, mientras más carbono este presente en la aleación menor será la .



d) (V) La estructura martensítica se puede considerar como una transición entre una fase inestable de austenita y la condición de equilibrio final (mezcla de ferrita y cementita) (Sanchez, s.f.) e) (F) El agua con sal o salmuera son medios que tienen un menor valor de severidad de temple que el agua. R: El agua mezclada con sal común proporciona una rapidez de enfriamiento más elevada que otros medios y para aceros con bajo contenido de elementos de aleación. (Universidad Don Bosco, s.f.) f) (V) La adición de elementos de aleación al acero le da más templabilidad. g) (F) La adición de elementos de aleación al acero le da más dureza en un proceso de temple. R: La magnitud de la dureza solo depende del contenido de carbono. (Callister) h) (F) El carbono no afecta la templabilidad del acero. R: La templabilidad del acero también depende del contenido de carbono como muestra la siguiente gráfica. (Callister)


Grafico 1. Templabilidad de aceros con diferente contenido de carbono

i) (V) El diámetro ideal o Di se puede emplear para comparar la templabilidad de dos aceros. j) (F) Aceros de gran templabilidad, como algunos aceros de herramienta, producen cambios relevantes en las durezas obtenidas de ensayos Jominy. R: Los acero de gran templabilidad no poseen cambios relevantes en las durezas obtenidas por el ensayo jominy, mientras que los acero de baja templabilidad si poseen cambios grandes. (Callister) k) (F) Los elementos de aleación no afectan el tiempo de inicio de las transformaciones perlíticas o bainíticas. R: La presencia de elementos aleantes distintos del carbono, pueden cambiar cambios en la posición y en la forma del diagrama de transformación isotérmica. Los aumentos son: 1) Aumento del tiempo para alcanzar la nariz de transformación austenita-perlita y 2) la aparición de una nariz para la trasformación bainitica. (Callister) l) (V) La distancia Jominy (distancia desde la punta templada) corresponde a una tasa de enfriamiento que varía para cada uno de los diferentes aceros. m) (F) El tamaño de grano del acero no afecta la templabilidad de un acero. R: La templabilidad de un acero depende de la composición química, tamaño de grano austenitico y de la estructura del acero antes de la templabilidad. (utp) 4. A steel showed a hardness of Rockwell C 40 at the quenched end of a hardenability test. What was the approximate carbon content? R: El contenido aproximado de carbono es de 0.18% (UNLP - Facultad de Ingenierìa)


5. Determine the radial hardness profile for a cylindrical specimen of 1040 steel diameter 50mm (2 in) that has been quenched in moderately agitated water.

Perfil de dureza del acero 1040 de una muestra cilíndrica con un diámetro de 50mm (William D. Callister)

Ilustración 1, perfil de dureza acero 1040.

6. Construct radial hardness profiles for a cylindrical specimen of an 8640 steel alloy of diameter 75 mm (3 in) that has been quenched in moderately agitated oil.

Perfil de dureza del acero 8640 de una muestra cilíndrica con un diámetro de diámetro de 75mm (Aerostudents)

Figura 2 – Perfil de dureza acero 8640


7.Construct radial hardness profiles for a cylindrical specimen of a an 8660 steel alloy of diameter 100 mm (4 in) that has been quenched in moderately agitated water

Perfil de dureza de un acero 8660 con un diámetro de 100mm (Aerostudents)

Figura 3 – Perfil de dureza acero 8660

10. Dos aceros, uno 8620 y otro 4820, se carburizan a 900°C durante ocho horas en una atmosfera por medio de la cual se mantiene desde el principio en la superficie la solubilidad máxima de carbono en austenita. Para cada uno de los aceros calcule: i. La profundidad de capa total y la concentración de carbono a esa profundidad. Primero se determina el coeficiente de difusión:

137800 ) = 1.183∗ 10− /  =  ∗ exp(∗) = 16.2 ∗ exp(8.314∗1.173 Para encontrar la profundidad de capa se usa la siguiente ecuación:  = 2.75∗ √  = 1.605    (Mangononon) Para encontrar la concentración de carbono se usa la C* normalizada, entonces: − = 0.05 Mangononon − El Cs para el acero de 8620 es 1.24% y para el acero 4820 1.1% (Mangononon) Cx para el acero 8620 será 0.252 y para el acero 4820 será 0.245. ii. La profundidad de capa efectiva para 0.4% de C. Para el acero 8620

   = 0.40.2 = 0.1923    1.240.2 La profundidad de capa normalizada es 1.8, al ver la gráfica 2 (Mangononon)  = 1.8∗ √  = 1.051 Para el acero 4820:


   = 0.40.2 = 0.222    1.110.2 La profundidad de capa normalizada es 1.7, al ver la gráfica 2 (Mangononon)

 = 1.7∗ √  = 0.992

iii. Para la misma profundidad de capa a 0.4% de C, determine el tiempo que tomaría en alcanzar 850°C. x = 1.051 del acero 8620 y x = 0.992 del acero 4820 Como la temperatura cambia el coeficiente de Difusion cambia:

 =16.2∗ exp −  = 6.305∗ 10− /  =  ∗ exp∗ .∗ A 850°C Cs es igual a 1.11 para el 8620 y 0.98 para el 4820 Procedimiento para el 8620:

   = 0.40.2 = 0.22    1.110.2 Con este dato vamos a la grafica 2 y obtenemos la profundidad de capa normalizada: 1.7  = 1.7 =>  = 16.86ℎ  √ Procedimiento para el 4820:    = 0.40.2 = 0.256    0.980.2 Con este dato vamos a la grafica 2 y obtenemos la profundidad de capa normalizada: 1.6  = 1.6 =>  = 16.94ℎ √ 

Grafica 2. Profundidad de capa normalizada. 11. Para cada uno de los dos aceros seleccionados haga curvas de enfriamiento para realizar:


Figura 4 – Curvas TTT acero 8620

Figura 5 – Curvas TTT acero 4820


12. Se sabe que una barra de acero sin identificar corresponde a uno de cuatro lotes. La curva de templabilidad para cada uno de estos se muestra en la Figura 1 (a). La barra desconocida tiene un perfil de dureza tal como se ilustra en la Figura 1. (b) a) ¿A cuál de los cuatro aceros corresponde la barra desconocida? La barra desconocida corresponde al acero A, ya que la dureza en el centro (1.25 in) es 37 Rc aproximadamente y dado que la gráfica de templabilidad corresponde a templado en agua contiene valores mayores de dureza, por lo tanto tomamos el acero A como el de la barra. b) Estime el contenido de carbono de estos cuatro aceros. Se estima un contenido de carbono del 0 .4% (Shah) c) Haga un esquema sobre la primera figura de una posible curva de templabilidad para el acero A cuando tiene un tamaño de grano de austenita más grueso (no hay cambio de composición). Curva de templabilidad para el acero A con grano más grueso.

d) Dibuje el perfil de dureza transversal de la barra desconocida si esta fuera recalentada hasta austenizar y luego templada en agua agitada. Perfil de dureza transversal para la barra desconocida templada en agua agitada


Referencias Aerostudents. (s.f.). Materials and Structures. Recuperado el 19 de febrero de 2017, de http://aerostudents.com/files/materialsAndStructures/MaterialsScienceBookSolutions/CH11.pdf Callister, W. D. (s.f.). Introduccion a la ciencia de los materiales. reverte. Recuperado el 24 de 08 de 2016 Facultad de ingenieria-UNLP. (s.f.). ing.unlp. Recuperado el 19 de febrero de 2017, de http://www.ing.unlp.edu.ar/catedras/M0624/descargar.php?secc=0&id=M0624&id_inc=2721 Hornos industriales. (s.f.). Hornos industriales. Recuperado el 19 de febrero de 2017, de http://hornosindustriales.cl/info_site/Tratamientos%20Termicos%20%20hornos%20industriales%20ltda.pdf Mangononon. (s.f.). Ciencia de materiales. Recuperado el 19 de febrero de 2017 Sanchez, B. M. (s.f.). nebrija. Recuperado el 18 de febrero de 2017, de http://www.nebrija.es/areas/material/Diseno/MaterialesI/Temas%2022-23.pdf Shah, K. P. (s.f.). The Hand Book . Recuperado el 19 de febrero de 2017 de http://practicalmaintenance.net/?p=1366 uam. (s.f.). Recuperado el 23 de 08 de 2016, de https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/Martensita.htm

Universidad Don Bosco. (s.f.). udb. Recuperado el 19 de febrero de 2017, de http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/mecanica-ingenieria/ciencia-de-los-materiales/2012/ii/guia4.pdf

Julián Garzón Vargas 201519983 Daniela Sánchez Bogotá 201515360 UNLP - Facultad de Ingenierìa. (s.f.). Estructura y Propiedades de las Aleaciones-. 19 de febrero de 2017, de file:///C:/Users/LAPTOP/Downloads/Cap8%20Dureza%20y%20Templabiidad.pdf utp. (s.f.). utp. 19 de febrero de 2017, de http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ptt.pdf William D. Callister, J. (s.f.). MATERIALS SCIENCE and ENGINEERING (Novena ed.). Willey.

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