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Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería mecánica IMEC 2411 Ingeniería de materiales Taller 4: Tratamientos térmicos II Fecha de entrega: Preparar para el martes 5 de septiembre
1. Problema de diseño (Entrega In dividual): Un eje de 40 mm de diámetro va a ser endurecido primero austenizando y luego templando en aceite quieto. El centro de la pieza debe ser 100% martensita. Se propone hacer el eje de un acero de baja aleación NiCrMo. Encuentre al menos dos aleaciones que puedan ser utilizadas. Justifique con diagramas CCD para las aleaciones seleccionadas. Envejecimiento 2. Explique qué es un envejecimiento. En qué casos, sea específico, puede considerarse un endurecimiento por precipitación. 3. Realice un diagrama de las diferentes etapas en la formación de los precipitado s en equilibrio. Identifique cada etapa con la dureza o resistencia del material. Explique qué son las Zonas de Guinier-Preston. Guinier-Preston. 4. Se tiene un Duraluminio, o serie 2000, el cual contiene alrededor de 4% Cu. a. A partir de su diagrama de fase, describa las microestructuras producidas al enfriar lentamente desde 550°C hasta temperatura ambiente. b. Proponga una secuencia de tratamientos térmicos que endurezca por precipitación esta aleación. Describa detalladamente cada etapa propuesta. c. Muestre cómo cambia el esfuerzo de fluencia en función de la duración del tratamiento térmico para un aluminio de esta serie. d. Suponga que esta aleación fue calentada a 550 °C por unos minutos y luego se templó en agua. Algunas muestras de la aleación se envejecieron a 150 °C por varios tiempos antes de ser templadas de nuevo. Mediciones de dureza tomadas de la muestra retemplada dan lo siguiente: Tiempo de envejecimiento (h) 0 10 100 200 1000 −2 650 950 1200 1150 1000 Dureza ( ) Explique este comportamiento. Una dureza pico se obtuvo después de 100 h a 150°C Estime cuánto tiempo tomaría durezas pico a (1) 130 °C y (2) 170 °C. Revenido 5. Explique la diferencia entre recocido y revenido. Realice un cuadro comparativo describiendo cada tratamiento. 6. ¿Cuál es la relación, en general, entre la dureza, la tenacidad y la temperatura de revenido en un acero eutectoide? a. Si la propiedad deseada de un acero de baja aleación es la dureza o la resistencia al desgaste, ¿en qué rango de temperaturas podría ser revenido? b. ¿Y si se requiere que sea tenaz? c. ¿En cuáles casos puede considerarse no perjudicial revenir en el rango de 250°C a 450°C?
Recocido 7. Explique las tres etapas de un recocido. Indique cuál es la fuerza motriz en cada etapa. 8. En una gráfica muestre cómo cambia el tamaño de grano, la dureza, el límite elástico y la resistencia a la tracción con el porcentaje de trabajo en frío. En una segunda gráfica muestre cómo cambian estas propiedades con la temperatura de recocido. Explique. 9. Se requiere producir un diámetro de grano tan grande en aluminio como sea posible. El diámetro mínimo requerido es de 1 cm. ¿Cuáles procesos recomendaría? 10. Describa los tipos de recocido que pueden hacerse. 11. Explique por qué la temperatura de recristalización cambia con la adición de aleantes. 12. Se tiene una aleación de magnesio AZ31 con un tamaño de grano de 4 . ¿Cuál es el tamaño de grano después de 44 minutos de recocido a 400 °C? (A 400 °C, esta aleación tiene un parámetro de crecimiento de grano de 4.4×10 / con = 4.) 13. ¿Qué se espera de la aleación del punto anterior con respecto a su esfuerzo de fluencia? Justifique utilizando la ley de Hall-Petch ( = 0.5 √ , = 3 ) 14. Encuentre los diagramas de enfriamiento continuo para dos aceros y s obre estas haga curvas de enfriamiento para realizar: a. b. c. d.
Un normalizado Un recocido completo Un temple total Obtención de Bainita