análisis de resultados para el acero sae 3335
TRANSCRIPT
Análisis de resultados para el acero SAE 3335
-Estado de entrega
0.00000 0.05000 0.10000 0.15000 0.20000 0.25000 0.300000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1000.00Curva tensión deformación
Tensión ing(Mpa)
recta 2%
deformación (ε)
Tens
ión
inge
nier
il(M
Pa)
Figura 1. Ensayo tensión-deformación para el material en estado de entrega.
Tensión de fluencia: 680MPa
Módulo de elasticidad: 12700MPa
Tensión máxima: 920MPa
Deformación a la rotura: 0,23
Al comienzo del ensayo, el comportamiento no es lineal debido al resbalamiento de las mordazas. A los fines de caracterizar la curva, se resta a la deformación a la ruptura el valor correspondiente a este fenómeno. Se observa que al entrar en fluencia, comienza un intervalo de endurecimiento por trabajado en frío de 240MPa (920-680). Luego se produce la estricción, y la tensión disminuye hasta que se rompe la probeta.
Fractografías
Figura 2. Superficie de fractura, aumento 34x.
En la figura 2 se observan los posibles planos de deslizamiento correspondientes a una fractura frágil, la cual se hace notoria por la ausencia de cavidades.La fractografía permite sospechar que la ruptura se originó de afuera hacia adentro comenzando por los planos deslizamiento, con un aumento progresivo de dislocaciones que se fueron acumulando hacia el centro en forma de anillo, produciendo un aumento de dureza que llevó finalmente a la fractura intergranular, como consecuencia de la concentración de tensiones en la zona central.
Figura 3. Superficie de fractura, aumento 137x.
Se observan fisuras en los bordes, y en el centro de la muestra se pueden ver cavidades y precipitados.
Figura 4. Detalle de zona central de la muestra, aumento 600x.
En la figura 4 se observa la zona de precipitados. El relieve refleja las posibles posiciones que ocupaban los granos que fueron arrancados (se ve claramente en la esquina inferior derecha).
Figura 5. Detalle del precipitado sobre el que se realizó el análisis de composición, aumento 2500x.
Al realizar el análisis semicuantitativo de composición se esperaría que el precipitado fuera de alguno de los aleantes presentes en la aleación (Ni, Cr, Si o Mn).En el borde de la cavidad que contiene al precipitado se observa la coalescencia de cavidades más pequeñas.
Figura 6. Detalle de precipitados y cavidades, aumento 2500x.
En la figura 6 se observa un precipitado en el centro hacia la izquierda, una cavidad sin su precipitado a la derecha, y zonas de coalescencia de precipitados.
-Templado
0.00000 0.05000 0.10000 0.15000 0.20000 0.25000 0.300000.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
1400.00
1600.00
1800.00
2000.00Curva tensión deformación
Tensión ing(Mpa)recta 2%
deformación (ε)
Tens
ión
inge
nier
il (M
Pa)
Figura 7. Ensayo tensión-deformación para el material templado.
Tensión de fluencia: 1030MPa
Módulo de elasticidad: 15950MPa
Tensión máxima: 1730MPa
Deformación a la rotura: 0,24
Se observa un aumento significativo de la tensión máxima con respecto al estado de entrega, y un incremento de la zona de endurecimiento por trabajado en frío (630MPa). La deformación a la rotura no varió con respecto al ensayo anterior. El material es más duro debido a que en el templado se retiene la fase martensítica.
Fractografías:
Figura 8. Superficie de fractura del material templado, aumento 30,2x.
Se observa una fractura característica de tipo copa cono, que se corresponde con una fractura dúctil en la corona y frágil en el centro de la muestra. Se observa una posible fisura en la esquina inferior derecha.
Figura 9. Detalle de la zona central de la muestra, aumento 137x.
Se observa la zona central de la probeta. Puede verse un precipitado en la zona superior izquierda, y cavidades en toda la imagen. El relieve refleja las posibles posiciones que ocupaban los granos que fueron arrancados.
Figura 10. Detalle de un precipitado, aumento 2500x.
En el borde de la cavidad que contiene al precipitado se observa la coalescencia de cavidades más pequeñas.
Figura 11. Detalle de la corona en el borde de la muestra, aumento 2500x.
Se observa una alta densidad de cavidades más pequeñas, lo que se corresponde con que la fractura sea más dúctil en la corona.
Figura 12. Detalle de la zona central, aumento 2500x.
Se observa claramente el relieve en la zona central, que permitiría deducir la ubicación de los granos que fueron arrancados.
-Templado y revenido durante 30 minutos.
0.00000 0.05000 0.10000 0.15000 0.20000 0.25000 0.30000 0.350000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1000.00 Curva tensión deformación
Tensión ing(Mpa)recta 2%
deformación(ε)
Tens
ión
inge
nier
il(M
Pa)
Tensión de fluencia: 760MPa
Módulo de elasticidad: 15100MPa
Tensión máxima: 880MPa
Deformación a la rotura: 0,28
Se observa una disminución en la tensión máxima respecto al estado de entrega, así como un leve aumento en la tensión de fluencia. Mientras, la deformación a la rotura tuvo un leve incremento respecto de las anteriores.Esto denota un comportamiento más dúctil del material, el cual se debe a los efectos de recristalización e inicio de crecimiento de grano, que tienen lugar en el tratamiento de revenido.
Se ve, además, la aparición por primera vez de la zona de fluencia característica de varios aceros. En esta ocurre un aumento de la deformación conforme la tensión oscila alrededor de un valor fijo. La explicación radica en el deslizamiento de los planos propicios para ello permitiendo una exigencia menor de carga y una relajación. Esto ocurre hasta que dicho deslizamiento se ve impedido, donde se produce un aumento de carga, para que luego el fenómeno continúe en otra zona factible de hacerlo en la probeta, o termine si es que dichas zonas ya no existen.
Fractografías
Figura 13. Superficie de fractura del material templado y revenido durante 30 min., aumento 27,6x.
Se observa nuevamente una fractura del tipo copa-cono, aunque en este caso la fractura central tiene una apariencia más dúctil.
Figura 14. Detalle de la zona central de la muestra, aumento 137x.
Se observa la zona central de la probeta. Puede verse un precipitado en la zona inferior central, y una densidad apreciable de cavidades de mayor tamaño en toda la imagen. El relieve refleja las posibles posiciones que ocupaban los granos que fueron arrancados, las cuales se distribuyen uniformemente en la superficie.
Figura 15. Detalle de un precipitado, aumento 600x.
Se observa en detalle la zona del precipitado indicado en la figura 14. La coalescencia de cavidades sigue siendo notoria en las inmediaciones de la misma.
Figura 16. Detalle de la zona central, aumento 2500x.
Se observa el relieve en la zona central, donde se observa claramente una de las ubicaciones posibles de los granos que fueron arrancados. Se nota además en la esquina inferior derecha una cavidad con lo que parece ser un precipitado en su interior.
Figura 17. Detalle de la corona en el borde de la muestra, aumento 2500x.
Se observan cavidades de un tamaño apreciable respecto de los ensayos anteriores, así como la coalescencia de las mismas. Esto demuestra un comportamiento más dúctil aun en las zonas de fácil deslizamiento.
-Templado y revenido durante 1 hora.
0.00000 0.05000 0.10000 0.15000 0.20000 0.25000 0.300000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
900.00
1000.00 Curva tensión deformación
Tensión ing(Mpa)
deformación(ε)
Tens
ión
inge
nier
il(M
Pa)
Tensión de fluencia: 690MPa
Módulo de elasticidad: 15650MPa
Tensión máxima: 850MPa
Deformación a la rotura: 0,28
Se observa un comportamiento muy similar al de la probeta con revenido de 30 minutos, solo que para este caso se obtiene una tensión máxima aun menor, así como una tensión de fluencia menor a la de dicho caso. La deformación de rotura se mantiene.Esto nos dice que los efectos de recristalización y crecimiento de grano han tenido un mayor desarrollo acorde a lo esperado con la duración del ensayo, resultando en una ductilidad algo mayor.
Fractografías
Figura 18. Superficie de fractura del material templado y revenido durante 60 min., aumento 30x.
Se observa claramente una fractura del tipo copa-cono, con un comportamiento mayoritariamente dúctil, pero no mucho más que el ensayo anterior.
Figura 19. Detalle de la zona central de la muestra, aumento 137x.
Se observa la zona central de la probeta. Puede verse un precipitado en la zona inferior derecha, y una gran densidad de cavidades pequeñas en toda la imagen. El relieve refleja menos las posibles posiciones que ocupaban los granos que fueron arrancados, posiblemente por una mayor distribución uniforme en la superficie.
Figura 20. Detalle de un precipitado, aumento 2500x.
Se observa una cavidad con un precipitado en su interior, no tan visible. La coalescencia de cavidades sigue siendo notoria en las inmediaciones de las cavidades de gran tamaño. Se ve además que la zona posiblemente fue ubicación de un grano arrancado.
Figura 21. Detalle de la corona en el borde de la muestra, aumento 2500x.
Se observan cavidades de un tamaño apreciable, algunas de las cuales parecen contener un precipitado como en la esquina inferior derecha. La diferencia con el ensayo anterior está en que es mucho mas marcado el plano de deslizamiento, dejando una gran cantidad de cavidades pequeñas contenidas en una superficie mas uniforme.