Tema.- Ensayo Jominy

1. Resumen.- Se ha realizado el ensayo de templabilidad de un acero AISI O1, el cual tiene una composición de

0,95%C - 1,1% Mn – 0,6% Cr – 0,6%W, al tener estos componentes aleantes y al tener alto

contenido en carbono el acero es de muy fácil templabilidad. Por lo que se puede observar en

toda la longitud de la probeta ensayada prioritariamente hay una microestructura martensitica y

bainitica.

Se ha obtenido una variación de dureza desde 63RHC hasta 59RC lo que no es muy significativo,

por lo que el material casis obtuvo la misma estructura en toda la longitud desde el extremo de la

probeta, por lo que el material es de muy buena templabilidad y por lo cual también se puede

observar fisuras provocadas por el temple.

2. Introducción.- Para obtener dureza y resistencia, en los aceros se los trata térmicamente con el temple seguido

de un revenido que disminuye la dureza obtenida por el temple pero alivia las tenciones térmicas

producidas por el temple.

2.1 Templabilidad.-

Es la propiedad de los materiales a dejarse templar, es decir la habilidad del material para

trasformar martensita a una cierta distancia, unos materiales tienen mayor templabilidad que

otros, es decir la microestructura martensitica se profunda en el material.

2.2 Determinación de la templabilidad.-

Esto se lo hace midiendo el diámetro critico (Do), el cual se define como el mayor tamaño de la

barra templada en algún medio de enfriamiento, en esta distancia la estructura debe tener 50%

martensita.

2.3 El ensayo Jominy.-

Este ensayo es el mas usado en la industria para medir la templabilidad del material, la probeta

debe tener 25mm de diámetro y 100mm de longitud, con una reborde de 3mm en un extremo. La

probeta debe calentarse hasta l temperatura de austenizacion, después se lo coloca en el

portapiezas y desde la parte inferior se le coloca un chorro de agua, y se lo deja por lo menos unos

10min, en enfriamiento

Fig. 1.- Ensayo Jominy [1]

Por la distancia desde el extremo se puede observar las curvas de enfriamiento de un acero 4340, el cual

tendrá diferentes microestructuras en cada distancia desde el extremo, además al existir fases de

transformación en ferrita y vainita, retrasa la transformación en martensita

Fig. 2.- Curva CCT de acero AISI 4340 [1]

Se puede observar que la templabilidad depende del tipo de acero, es decir que porcentaje de

carbono tiene y que aleantes contiene, por lo que hay materiales que son muy buenos para el

temple como el 4340, que tiene una dureza casi constante en toda su longitud, mas no el 5140 el

cual decae la dureza en la longitud es decir el temple no entra mucho en el material.

Fig. 3.- Curva comparativa de dureza de aceros con 0,4%C [1]

3. Experimentación.-

3.1 Equipos y materiales

a) Discotom

b) Lijas

c) Banco de lijas

d) Montadora de muestras

e) Baquelita

f) Pulidora de disco con paño

g) Alúmina

h) Compresor de aire

i) Algodón

j) Nital al 4%

k) Cámara digital

l) Microscopio metalográfico

m) Banco de ensayo Jominy

Fig.4.- a) Microscopio metalográfico con

adaptador para cámara digital b) Banco Jominy [2]

n) Durómetro

o) Horno electrico

Fig. 5.- a) Durómetro, b)Horno electrico [2]

3.2 Procedimiento.-

Ensayo Jominy.-

a) Introducir la probeta en el horno eléctrico,

b) Calentar la probeta hasta la temperatura de austenizacion del material

c) Sacar del horno la probeta, y colocarla en el banco de Jominy

d) Encender la bomba de agua, y dejarlo enfriar unos 10min.

e) Realizar un destaje en la probeta para proceder al lijado

Fig.6.- Destaje en la probeta [2]

f) Preparación metalográfica de la probeta según la norma ASTM E3 [3]

g) Ataque la probeta con nital 4%

h) Observar la microestructura cada 1/16”, en toda la longitud de la probeta

Medicion de Dureza Rockwell C.-

a) Colocar en el durometro el identador un cono de diamante

b) Aplicar la cerga en el durometro

c) Cargar la probeta con la carga adecuada, y la precarga

d) Retirar la carga de la probeta despues de 10s, realizar estos pasos cada 1/16” de distancia

desde en el extremo.

e) Tomar nota de la dureza indicada en el panel del durometro

4. Resultados.-

4.1 Microestructuras presentes.-

Con las siguientes curvas de enfriamiento se determina las fases presentes en el material.-

Fig.7.- Curvas de enfriamiento del acero AISI O1 [2]

4.1.1 A 2mm del extremo, fases 7% perlita, 65% bainita y 28% martensita.-

Fig.8. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.2 A 5mm bainita 20% y martensita 80%.-

Fig.9. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.3 A 10mm, 25% bainita y 75% martensita

Fig.10. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.4 A 20 mm, 25% bainita y 75% martensita

Fig.11. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.5 A 40mm, 70%bainita y 30% martensita

Fig.12. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.6 A 50mm, 70%bainita y 30% martensita

Fig.13. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.1.7 A 68mm, 75% bainita y 25% martensita

Fig.14. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]

4.4 Tasa de enfriamiento en función de la distancia del extreme

templado.-

x (mm) HRC Velocidad (c/s)

2 57 2,3072252

5 63 4,82047669

10 62 4,24707555

20 62 3,25904222

40 60 3,25904222

50 60 2,89794399

68 59 2,89794399

Fig.15. Curva Jominy Acero AISI O1 [2]

4.3 Determinación del diámetro critico.-

Fig.15. Curva Jominy Acero AISI O1 [2]

La distancia donde se obtiene el 50%de martensita es 4mm

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Tasa

de

en

fria

mie

nto

a 8

10

°C (

C/s

)

Distancia desde el extremo templado (mm)

56

57

58

59

60

61

62

63

64

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Du

reza

HR

C

Distancia desde el extremo templado (mm)

Entonces el diámetro critico es 1,16 pulg.

5. Conclusiones.- El material es de muy buena templabilidad, ya que contiene Mn, que facilita el temple,

además que se observa que la microestructura se mantiene casi constante por toda la

distancia de la probeta

La curva de dureza en función de la distancia desde el extremo, corrobora la fácil

templabilidad del acero ya que no cae la dureza con la distancia más bien se tiene una recta

casi constante

El primer dato en el que crece la dureza en vez de disminuir, es porque el dato se tomó casi al

extremo de la probeta y hay estuvo afectada por la descarburación que se produce en el

temple

Las curvas de enfriamiento se mantuvieron casi constantes en toda la probeta.

La dureza calculada con las fases presentes en cada distancia desde el extremo, son

aproximadamente iguales a las obtenidas con el durómetro

Por la facilidad de templabilidad que presenta se pueden observar la fisuras producidas por el

temple

Fig.16. Fisuras de un Acero AISI O1,

100x, atacada con nital 4% [2]

6. Recomendaciones.- Realizar el destaje en la probeta, a una profundidad de 3mm para quitar la parte descarburada

del material y para facilitar la preparación metalográfica del material

Realizar el adecuado pulido con la alúmina, y luego el lavado de la muestra para que no

aparezcan colas de cometa

Tener en cuenta con qué tipo de aumento se está trabajando con el microscopio y con la

cámara

Atacar la probeta de manera adecuada para observar bien las microestructuras presentes en

el material

Verificar que la probeta estén cortadas la secciones transversales paralelas para que en el

durómetro no esté mal colocada y al aplicar la carga pueda desprenderse y saltar hacia el

cuerpo

7. Anexos

Diagrama CCT de acero AISI O1

8. Referencias

[1] SMITH, (cuarta edicion). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. Mc Graw

Hill.pag. 398,399

[2] Fuente propia, Laboratorio de materiales, Espoch

[3] ASTM. Standar Practice for Preparation of Metallografic Specimens. ASTM E3-95