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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

2.0 CONTENIDO SUBTITULO

PGINA

1.0HOJA DE IDENTIFICACIN Y AUTORIZACIN

1

2.0CONTENIDO

2

3.0CONSIDERACIONES TEORICAS

3-6

4.0OBJETIVO

7

5.0EQUIPO UTILIZADO

7

6.0CONDICIONES DEL ENSAYO

7

7.0MATERIALES

7

8.0DIMENSIONES DE LA PROBETA

7

9.0

DESARROLLO DE LA PRCTICA

7-8

10.0RESULTADOS

9

11.012.0

13.0 OBSERVACIONES CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

101011

3.0CONSIDERACIONES TEORICAS

Un

Los tratamientos trmicos tienen por objeto mejorar las propiedades y caractersticas de los aceros, y consisten en calentar y mantener las piezas o herramientas de acero a temperaturas adecuadas, durante un cierto tiempo y enfriarlas luego en condiciones convenientes. De esta forma, se modifica la estructura microscpica de los aceros, se verifican transformaciones fsicas y a veces hay tambin cambios en la composicin del metal.

El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos siempre de antemano, de acuerdo con la composicin del acero, la forma y el tamao de las piezas y las caractersticas que se desean obtener. Las temperaturas de tratamiento trmico varan considerablemente de una aleacin a otra, por lo que es esencial contar con las temperaturas exactas y con los tiempos especficos a ser empelados por el fabricante con el fin de obtener la calidad del metal deseada. Entre los tratamientos trmicos ms conocidos estn: el temple, el revenido, el recocido, el normalizado, el endurecido por envejecido, entre otros.

Con los tratamientos trmicos es posible controlar:

a) la dureza de los metales.

b) La ductilidad.

c) La microestructura.

d) El tamao de grano.

e) La resistencia tensil, entre otras propiedades.No todos los metales pueden ser tratados trmicamente. Los metales ferrosos como lo son el hierro y el acero pueden ser tratados trmicamente; sin embargo, muchos de los aceros resistentes a la corrosin (aceros inoxidables) no pueden ser tratados trmicamente. Algunas aleaciones de aluminio pueden ser tratadas trmicamente, pero otras deben ser endurecidas por trabajo en fro. Las aleaciones para alta temperatura (superaleaciones), pueden ser tratadas en varios grados dependiendo de su composicin qumica. ETAPAS DEL TRATAMIENTO TRMICO.

En general, el ciclo de eventos que forman el tratamiento trmico incluyen los siguientes procesos y eventos:

1.- Calentamiento hasta una temperatura T1.2.- Homogeneizacin de la temperatura.3.- Enfriamiento hasta una temperatura T2.TEMPLE DE UN ACERO.Para endurecer un acero mediante el tratamiento trmico de temple es necesario calentar el acero ligeramente arriba (30 a 50 C) de la temperatura crtica (figuras 1, 2 y 3) y despus enfriar rpidamente en agua, aceite, salmuera, chorro de aire o algn otro medio de temple. Con esto se logra una estructura de grano muy fina, se incrementa la dureza del acero, se obtiene mxima resistencia a la tensin y mnima ductilidad. Con este tratamiento trmico se busca principalmente endurecer el acero, sin embargo, en esta condicin el material es demasiado frgil para su uso, as que debe llevar un segundo tratamiento llamado revenido (prctica 3), con lo cual se logra disminuir la fragilidad del acero templado, obtenindose una mayor tenacidad del material a costa de la prdida de un poco de la dureza ganada con el temple.

Diagrama de fases Fe-Fe3C

Figura 1.- Diagrama binario Fe-Fe3C (hierro-carburo de hierro) que muestra las fases presentes en aceros y hierros. Este tipo de diagramas sirve para disear un tratamiento trmico en un acero. Los metales ferrosos son aquellos que contienen grandes cantidades de hierro. El elemento que hace posible que el hierro endurezca es el carbono absorbido en el hierro durante el proceso de la fundicin. La solucin slida de hierro y carbono es una situacin en la cual el carbono se encuentra disuelto en el hierro, al igual que el azcar puede estar disuelta en el agua.

El proceso de tratamiento trmico es usado para re-arreglar los tomos del carbono y de hierro para cambiar la resistencia, tenacidad y dureza del acero. El hierro puro no puede ser tratado trmicamente ya que no contiene elementos que cambien la estructura del metal. La presencia de carbono en aceros hace posible formar varias diferentes combinaciones de hierro y carbono que afecta las caractersticas del acero.

Cuando el acero al carbono es calentado a una temperatura de 727 C se forma una solucin slida de hierro y carbono que consiste de 0.76 %C. Esto se conoce como austenita (). Si el acero contiene menos de 0.76 %C el resultado ser una mezcla de ferrita y austenita a temperatura arriba de 727 C. La ferrita () es hierro que contiene un mximo de 0.025 %C disuelto (figura 2).

Un acero estructural (1020) con 0.2% C al ser calentado experimenta una serie de cambios microestructurales, ya que cambia de una fase de baja temperatura como lo es la perlita a una fase de alta temperatura como lo es la austenita.Cuando la austenita se enfra por debajo de 727 C, un precipitado de carburo de hierro (Fe3C) llamado cementita se forma en los lmites de grano. Si el enfriamiento contina a bajas velocidades la austenita continua su descomposicin en forma de placas alternadas de ferrita y cementita en una forma de microestructura llamada perlita, debido a su apariencia. La cantidad de perlita formada y la naturaleza de su estructura dependen de la velocidad de enfriamiento y del contenido de carbono en el acero.

a) b) c) d)Figura 4.- En las figuras se muestras aspectos de las fases presentes en el acero, a) ferrita, b) austenita, c) cementita (Fe3C) y d) perlita (ferrita + cementita).

Enfriamientos muy rpidos de la austenita (TEMPLE) favorecen la formacin de una estructura llamada martensita, la cual proporciona al acero un mximo de dureza, particularmente cuando el contenido de carbono es alto. Varias condiciones de dureza, tenacidad, ductilidad y fragilidad del acero dependen de la mezcla y arreglo de la ferrita, cementita, perlita, y martensita en el acero debido al tratamiento trmico.Los aceros aleados pueden desarrollar mayor resistencia y tenacidad que los aceros al carbono debido a los efectos que los elementos aleantes tales como el cromo, molibdeno, tungsteno, nquel y vanadio tienen en el acero.

4.0OBJETIVO

El alumno realizar un temple a un acero 1040 y lo preparar metalograficamente para ver su microestructura y su dureza y la comparar con la microestructura y dureza de un acero 1040 sin templar.

5.0EQUIPO UTILIZADO

Horno de resistencia para tratamientos trmicos marca Carbolite Furnaces, Cortadora de disco abrasivo (Abrasimet 2), marca Buehler; Mesa de desbaste (Handimet 2) marca Buehler; Pulidora de disco giratorio ( Ecomet 3), marca Buehler; Secadora de muestras (Torramet), marca Buehler; Microscopio metalogrfico, marca Olimpus.

6.0CONDICIONES DEL ENSAYO

El tratamiento trmico de temple deber llevarse a cabo a temperatura de austenizacin del acero, la cual ser determinada por los alumnos con asesora del profesor del laboratorio.

7.0MATERIALES

Acero 1020 y 1040.

8.0DIMENSIONES DE LA PROBETA

La probeta debe ser lo suficientemente grande para que se pueda manipular.

9.0DESARROLLO DE LA PRCTICA

Obtener una muestra de cada uno de los aceros.

Desbastarla hasta lija 600.

Obtener la dureza Rockwell del material.

Someter la muestra a tratamiento trmico de solucin, a la temperatura de austenizacin adecuada (determinarla de acuerdo al contenido de carbono del acero, ver el diagrama Fe-Fe3C, al final de esta prctica 2).

Una vez alcanzada la temperatura de austenizacin deje la muestra un tiempo hasta que se alcance la homogenizacin de la muestra. Antes de sacar la muestra del horno es necesario protegerse adecuadamente con careta, guantes y peto.

Tome la muestra del horno e introdzcala en el agua (temple) dando agitacin hasta que la muestra alcance la temperatura del agua. Prepare metalogrficamente las muestras.

Ataque las muestras con Nital-2.

Realice sus observaciones en el microscopio metalogrfico.

Obtenga un dibujo o una foto de la microestructura del material templado.

Identifique las fases presentes en el acero templado. Obtenga la dureza Rockwell alcanzada en el material templado. Compare las durezas y las microestructuras de material templado y del material sin templar.

Realice sus observaciones.

10.0RESULTADOS

11.0OBSERVACIONES

12.0CONCLUSIONES

CUESTIONARIO.

1.- Cul es la importancia de los tratamientos trmicos?

2.- Son los tratamientos trmicos exclusivos de los materiales metlicos?

3.- Cuando se templa un acero, la dureza de la superficie ser igual a la dureza del centro de la pieza? Explique?

4.- Adems del agua, Qu otros medios de temple existen?

5.- Cul ser el efecto que el tratamiento trmico de temple produce si se aplica a un aluminio de uso aeronutico?

Con esta prctica pude concluir que efectivamente el tratamiento trmico de temple en una pieza de acero tiene efectos en su microestructura, y que existen varios factores que influyen en el resultado que se obtiene. se concluye tambien que si el procedimiento es el adecuado, en la microestructura se puede observar la formacin de martensita en la pieza, lo cual conlleva cambios en las propiedades mecnicas del material, volviendo a este mucho ms duro y frgil que antes. Para lograr todo esto es importante conocer los valores de los tiempos, la temperatura a la que se llevar el material y la velocidad de enfriamiento ms adecuados para el tipo de acero con el que se va a trabajar, y contar con el equipo adecuado para lograr un temple bien controlado.

13.0BIBLIOGRAFA

Tratamientos trmicos de aceros, Apriz J.,

Introduccin a la metalurgia fsica, Avner Sydney, McGraw-Hill

Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Askeland Donald, Thompson editores.

3.0OBJETIVO

3.0.1Establecer el procedimiento de manera clara, secuencial y lgica, de las actividades para la resolucin de las quejas recibidas de los clientes.

4.0ALCANCE

4.0.1Se aplica en la atencin de quejas de los clientes derivadas de los resultados de ensayos realizados en el laboratorio de Ensaye de Materiales.

5.0RESPONSABILIDADES

5.0.1Jefe de Laboratorios y Talleres.

Autoriza el procedimiento.

5.0.2Responsable de Aseguramiento de la Calidad.

Autoriza este procedimiento.

Edita y distribuye las copias controladas.

5.0.3Jefes de Laboratorio.

Supervisan que este procedimiento se cumpla.

Figura 3.- La grfica muestra como al aumentar el contenido de carbono cambia la temperatura de tratamiento trmico del acero.

Fig. 2.- El diagrama muestra las lneas crticas A1 A3 y Acm, las cuales son importantes para disear un tratamiento trmico en el acero.

Figura 6.- Microestructura del acero 1020 despus del tratamiento trmico de temple (Dureza HR__ : ).

Figura 5.- Microestructura del acero 1020 antes del tratamiento trmico de temple (Dureza HR__ : ).

Figura 8.- Microestructura del acero 1040 despus del tratamiento trmico de temple (Dureza HR__ : ).

Figura 7.- Microestructura del acero 1040 antes del tratamiento trmico de temple (Dureza HR__ : ).

1113FECHA DE EMISIN: 07 DE AGOSTO, 2009

FECHA DE ACTUALIZACIN: 07 DE AGOSTO, 2012

REVISIN: 0