Practica De Laboratorio Tecnología De Materiales Temple (1).docx

INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTROMECÁNICA TECNOLOGÍA DE MATERIALES

PRÁCTICA DE LABORATORIO TECNOLOGÍA DE MATERIALES COMPETENCIA: Entre las disciplinas que se encargan del estudio de materiales encontramos los tratamientos térmicos de los metales. En la práctica de laboratorio se pretende brindar información básica sobre el ensayo de Jominy, partiendo del concepto, aplicaciones, uso de equipos hasta el desarrollo de la práctica en el laboratorio. JUSTIFICACIÓN: Es indiscutible que en el estudio de una ciencia como lo es la ingeniería, es necesario, para una mejor interpretación de lo que se estudia, que en este proceso el estudiante tenga la oportunidad de demostrar o experimentar, de una manera práctica, todo lo que está aprendiendo. OBJETIVOS Observar la influencia de la velocidad de enfriamiento sobre la estructura y características mecánicas. INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD     

Seguir las instrucciones del profesor en todo momento. Usar guantes, gafas de seguridad y cofia (estudiantes con cabello largo). Conocer el funcionamiento de los equipos antes de interactuar con los mismos. No debe haber contacto directo con algún tipo de químico. Portar tapabocas, guantes de látex y gafas en todo momento.

PRECAUCIONES EN EL LABORATORIO: 1. No introducir ningún elemento metálico en los toma corriente. 2. Si trabaja con sustancias químicas, protegerse debidamente y no acercar estas sustancias a la cara. 3. En caso de incendio, utilice inmediatamente el extintor; no utilice otro medio para extinguir el fuego. 4. No golpee ningún elemento del laboratorio, si tiene inconvenientes con alguno de ellos, pida la ayuda del profesor o del monitor encargado. 5. Siga siempre todas las indicaciones que la guía de la práctica le describe, así evitará cualquier error en ella y podrá desarrollarla sin ninguna dificultad. MATERIAL: • Barras de acero • Mufla (horno) • Recipiente para contener los medios de temple. • Microscopio metalográfico. • Durómetro.

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• Pinzas de sujeción. • Guantes de asbesto. • Reactivo de ataque para el acero (Nital al 2%). • Agua y aceite mineral.

PROCEDIMIENTO: Dado que la composición del acero se desconoce, será necesaria una experimentación para determinar el rango de temperaturas de temple. El procedimiento a seguir es templar un determinado número de muestras del acero a diferentes temperaturas y medios de temple y observar los resultados mediante pruebas de dureza o al microscopio. La temperatura y medio de temple adecuados serán los que den como resultado el mayor aumento en la dureza y en otras propiedades sin ocasionar fracturas o deformaciones. Se utilizarán por lo menos dos o tres probetas de acero de la misma composición de carbono, para visualizar las diferencias de templar en agua, aceite y aire. 1. Corte, desbaste y pulido de las probetas de acero. 2. Ataque de las probetas de acero con el reactivo. 3. Se tomarán dos muestras o probetas iguales y se les identificará. 4. Observar al microscopio cualquiera de las probetas y dibujar la microestructura observada a 400X. 5. Practicar la prueba de dureza a las probetas. 6. Calentar las probetas en la mufla a una temperatura comprendida entre 850 y 900ºC durante 20 a 30 minutos. 7. Cuando las probetas estén listas para el temple, tomarlas con las pinzas y depositar primero la probeta 1 en el recipiente con agua y agitar en forma de "ocho" dentro del medio de temple. Hacer lo mismo con la probeta 2, sólo que se templará en aceite. Y la probeta 3 se deja enfriar al aire. 8. Pulir y atacar con el mismo reactivo a las probetas. 9. Observar al miscroscopio las dos probetas y dibujar lo observado a 400X. 10. Practicar la prueba de dureza a las dos probetas. INFORME DE LA PRÁCTICA: 1. Registre aquí todos los resultados de la práctica, las respuestas a las preguntas y las conclusiones obtenidas de la misma. Recuerde que lo más importante de la práctica son las conclusiones que obtengan. 2. De respuesta a las siguientes preguntas. a.¿Qué es un tratamiento térmico?. b. ¿Qué es el temple y cuál es su objetivo? c. ¿Qué es un temple completo y qué es el temple incompleto? d. ¿Cuáles son los medios de enfriamiento que se emplean en el temple, y de qué factores depende la elección de éstos? e. Para la mayoría de los propósitos donde el acero al carbono debe ser endurecido. ¿Cuál es el rango de contenido de carbono que es utilizado? ¿Por qué?. f. En el templado ¿Qué determina la máxima dureza que puede obtenerse en una pieza de acero? g. ¿Por qué no debe calentarse el acero demasiado arriba de su temperatura crítica superior antes de ser enfriado? h. ¿Qué es la velocidad crítica de enfriamiento? i. ¿Para qué se adicionan elementos aleantes a los aceros? j. Explique por qué no es deseable la oxidación en un tratamiento térmico. k. Explique por qué no es deseable la descarburación en un tratamiento térmico. 3. El valor medio de la dureza de por lo menos 3 mediciones en cada prueba se representa en un diagrama en función de la velocidad de enfriamiento. 4. Indique las conclusiones de la práctica. 5. Indique la bibliografía empleada. (como base ver Syllabus).

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Aleación 405 (lamina en frio) 67.1 68.0 68.8 67.6 68.1 68.6 69.1 68.6 75.8 76.0 76.1 74.4 74.4 75.6 76.5 76.3

Valores de dureza antes del temple Laton para cartucho(c26000) 80.8 78.0 80.8 77.9 80.7 77.9 80.4 78.7 80.7 78.5 80.3 78.1 80.5 79.2 80.6 78.4 Valores de dureza despues del temple 91.4 65.3 93.0 58.8 93.2 38.6 93.6 63.0 93.4 66.4 93.3 65.9 90.5 65.7 90.7 67.3

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¿Qué es un tratamiento térmico? El tratamiento térmico de los metales es un conjunto de ciclos de calentamiento y enfriamiento a que se someten los metales para modificar su microestructura; y por lo tanto, sus propiedades. La American Society for Metals, define como tratamiento térmico como una Combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento, de tiempos determinados y aplicados a un metal o aleación, de forma tal, que producirá propiedades deseadas. ¿Qué es el temple y cuál es su objetivo? Se denomina temple de un acero, al enfriamiento del mismo desde una temperatura por encima de la transformación Ac3a una velocidad suficientemente rápida a fin de endurecerlo considerablemente. Esto implica la formación de martensita y la desaparición de la perlita. ¿Qué es un temple completo y qué es un temple incompleto? Se denomina temple completo al temple que se realiza bruscamente, mientras que el temple incompleto es aquél en el que el cambio de temperaturas es brusco sólo en un rango de temperaturas, y posteriormente es lento. ¿Cuáles son los medios de enfriamiento que se emplean en el temple y de qué factores depende la elección de estos? La elección del medio de temple depende del contenido de carbono y de elementos aleantes. Los medios de temple pueden ser: agua, aceite o sales. Se supone que el medio de temple ideal remueve calor de la superficie tan rápidamente como fluye éste del interior de la barra. Para la mayoría de los propósitos en los que un acero al carbono debe ser endurecido ¿Cuál es el rango de contenido de carbono que es utilizado? ¿Por qué? La templabilidad de un acero es influenciada fuertemente por su contenido de carbono. La templabilidad aumenta con el contenido de carbono. Debido a que el aumento en el contenido de carbono está asociado con un aumento de la templabilidad, es evidente que la formación de perlita y constituyentes proeutectoides se vuelve más difícil entre más alto sea el contenido de carbono. Esto es cierto no sólo para aceros hipoeutectoides, sino también para aquellos con composición mayor a la eutectoide. En el templado, ¿qué determina la máxima dureza que puede obtener una pieza de acero? La dureza de la martensita aumenta rápidamente al principio con el incremento del contenido de carbono, alcanzándose casi 60 Rockwell C al 040%C. Más allá de ese punto y a la composición eutectoide, la dureza es Rockwell C 65. Esto es por la mayor tendencia de los aceros a tener más carbono para retener austenita. Se cree que la alta dureza de la martensita se debe a las severas distorsiones reticulares producidas por su formación, ya que la cantidad de carbono presente es mayor que la que presenta la solución sólida. La máxima dureza obtenible de un acero en condición martensítica, es sólo función del contenido de carbono.

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¿Por qué no debe calentarse el acero demasiado arriba de su temperatura crítica superior antes de ser enfriado? Porque al ser enfriado, el medio de enfriamiento absorbería el calor en exceso y ya no llegaría a la temperatura Ms (inicio de formación de la martensita) ¿Qué es la velocidad crítica de enfriamiento? Es la velocidad de enfriamiento a la cual cesa la transformación de la austenita en estructura de tipo perlita, sorbita y troostita, para dar lugar a la transformación de austenita en martensita y representa la velocidad mínima con la cual es necesario enfriar cada acero para obtener martensita, es decir, para obtener una estructura de temple. ¿Para qué se adicionan los elementos aleantes en los aceros? La velocidad crítica de temple disminuye cuando el contenido de carbono aumenta. Los elementos de aleación cambian la posición del punto eutectoide en el diagrama hierro-carbono, pues el acero aleado eutectoide no tiene ya el mismo porcentaje de carbono y por tanto, se desplaza de derecha a izquierda; ni la misma temperatura de transformación y por tanto, se desplaza hacia arriba o hacia abajo. Explique por qué no es deseable la oxidación en un tratamiento térmico. El oxígeno, formando capas superficiales de óxido, recubre las superficies de las piezas y entorpece la regularidad del enfriamiento subsiguiente de éstas. El oxígeno del aire, además de producir sobre la pieza capas superficiales de óxido, puede penetrar en el interior de la estructura entre los granos cristalinos formando óxidos en los intersticios. Explique por qué no es deseable la descarburación en un tratamiento térmico. Otro inconveniente es la descarburación del acero sometido a tratamientos por reacción química entre el oxígeno y carbono del acero. En presencia de humos ricos en sustancias carbonosas se puede producir el fenómeno inverso, llamado carburación del acero con enriquecimiento en carbono que altera la composición química de la capa superficial y por lo tanto modifica en ella las características del material.

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CONCLUSIÓN Debido al tratamiento del templado se logran algunos resultados como los siguientes: aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, aire. Entonces gracias a que adquiere una estructura martensitica el metal devuelve o logra aumentar su dureza lo cual le da grandes ventajas en usos comerciales o para prácticas si es que son requeridos con tales condiciones. Gracias a la ejecución de esta práctica pudimos conocer la manera en que se realiza el proceso de Temple.