LABORATORIO DE MATERIALES TRATAMIENTOS TERMICOS Y METALOGRAFIA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSE DE SUCRE”

VICE RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS”

NUCLEO GUARENAS

LABORATORIO DE MATERIALES

TRATAMIENTOS TERMICOS Y METALOGRAFIA

Profesora:                                                                              Elaborado Por:

Elizabeth Ordaz                                                  Plasencia Carlos  Exp: 201310173                                                                                            

                                                                           Sánchez Gabriela Exp: 201220181

Guarenas, julio del 2015.

RESUMEN

La metalografía es la parte de la metalurgia que estudia las características estructurales o de constitución de los metales y aleaciones, para relacionarlas con las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los mismos.

La importancia del examen metalográfico radica en que, aunque con ciertas limitaciones, es capaz de revelar la historia del tratamiento mecánico y térmico que ha sufrido el material. En general a partir de un examen metalográfico bien practicado es posible obtener  un diagnóstico y/o un pronóstico.

El ensayo que se presenta a continuación tiene como objetivo relacionar los cambios estructurales que teóricamente se producen con la aplicación de diversos tratamientos térmicos y adquirir los conocimientos necesarios para la preparación de muestras metalográficas y analizar posteriormente sus variaciones en la microestructura.

El proceso básico para endurecer, ablandar y/o normalizar el acero en este caso 1045 mediante tratamiento térmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura de 840°C, y luego enfriarlo con diversos métodos según el tipo de tratamiento, puede ser sumergiéndolo en agua, aceite, horno o simplemente dejándolo al aire libre. Para el ensayo a continuación el acero 1045 fue sometido a distintos procedimientos de endurecimiento, ablandamientos y de repercusión de propiedades, tales como; temple en agua, temple en aceite, normalizado, recocido y revenido con una temperatura de calentamiento de 840ºC, luego se determinó el cambio en las propiedades físicas (dureza) del mismo notando su variación. El estudio metalográfico que se realizó se descifran las fases presentes en el material antes y después de ser sometidos  a los tratamientos térmicos antes mencionado, analizando sus cambios de fases y microestructuras.

MARCO TEORICO

Tratamientos térmicos: Son procesos que se aplican en ciclos de calentamiento y enfriamiento sobre las muestras metálicas para provocar cambios en sus propiedades mecánicas, la condición es que sean aceros, los elementos se diferencian de las aleaciones. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. 

Tipos de tratamientos térmicos

Recocido: Es un tratamiento térmico de ablandamiento y el material puede ser sometido a diferentes grados de temperatura dependiendo de lo que se quisiera hacer, las durezas finales van a ser menores que la dureza inicial variando de la temperatura a la cual va a ser sometido el material sean mayores o menores los cambios y provocan transformaciones. El recocido se divide en:

• Recocido de austenización total
• Recocido intermedio
• Recocido de ablandamiento

Temple: Es el tratamiento térmico de endurecimiento, se aplica con la finalidad de aumentar la dureza del material y su resistencia mecánica para aplicarlo se calienta la pieza por encima de la línea crítica. Es necesario austenizar completamente el material y se elevan a temperaturas de 900°C aproximadamente, las fases entonces se combinan y quedan la fase austenistica y después la pieza es sacada del horno y es sumergida en un baño que puede ser de agua, agua salada o de aceite, puede ser la agitación de agua o aceite; en cualquiera de los casos las velocidades son elevadas, se aceleran los procesos en cuestión de minutos. Ese enfriamiento no permite que la microestructura se devuelve en el orden que estaban porque esto ocurre solo a velocidades lentas, es decir, lo que se forma o lo que da tiempo de organizarse y de constituirse es una nueva microestructura llamada Martensita; la cual es la microestructura  típica de los aceros templados. Si el acero no está templado no va a aparecer Martensita, es además la más dura y resistente, luce a simple vista como agujas, no llega a formarse los granos.  

Revenido: La temperatura de calentamiento es por debajo de la línea de temperatura crítica inferior, por debajo de 300-400°C con la finalidad de disminuir tensiones internas y la fragilidad del material, generalmente es un tratamiento térmico que se aplica posterior a un temple van acompañados, el temple le otorga resistencia y el revenido va a mejorar en algo la ductilidad. El medio de enfriamiento es el aire en reposo, no hay cambio de fase pero como hay un calentamiento y un enfriamiento muy lento, si quedaron tensiones que no terminaron de complementarse, entonces esos van a reacomodarse y en ese reacomodo entonces se va a tener mejor tenacidad, al salir del horno no hay cambio de fase, sin embargo el valor de la dureza y resistencia debe disminuir.

Normalizado: Consiste en calentar la pieza hasta la temperatura de austenización total es decir, por encima  de la línea de temperatura critica superior y el de enfriamiento es el aire en reposo. Se realiza con la finalidad de como su nombre lo indica devolver las condiciones normales a la probeta. Si se trata de un acero hipoeutectoide devolverle las condiciones física conformada por ferrita y perlita, si es hipereutectoide devolverle perlita más cementita. El valor de la dureza depende si se trata de un acero que esta templado, posiblemente lo más seguro es que la dureza disminuya, sin embargo si hablamos de un acero que esta trabajado metálicamente entonces quizás su dureza aumente porque lo que se busca es normalizar el material. Se liberan las tensiones internas, ocurre todo el proceso, disminución de temperatura, nucleación y crecimiento de grano por velocidad del equilibrio que es la adecuada y la verificación va a estar con respecto a la preparación con el valor de la dureza anterior.

TIPOS DE ENFRIAMIENTO

Baño de agua: Se utiliza especialmente en el temple de aceros al carbono con bajo contenido en este elemento. Deben mantenerse a una temperatura entre 15 y 25°C y no deben de tener ninguna contaminación de jabón debido a que disminuye el poder refrigerante del medio. Es recomendable agregar al agua un 10% de sal común o 5% sosa caustica.

Baño de aceite: Cuando se requiere un medio de enfriamiento a velocidad intermedia, se emplea como medio refrigerante al aceite, que generalmente es usado para templar aceros aleados y con contenidos en carbono. El aceite como medio de enfriamiento debe de tener al momento de ser usado, entre 40 y 60 °C de temperatura para obtener mejores resultados.

Aire: Este medio de enfriamiento es muy utilizable en varios tratamientos térmicos. El aire a presión se usa para templar aceros de alta aleación, el aire tranquilo se utiliza como medio de enfriamiento en el normalizado o recocido de regeneración, en el revenido y en el recocido su crítico. También se emplean para la última etapa del enfriamiento del temple isotérmico y para los aceros Autotemplantes.

Enfriamiento al horno: Es un procedimiento muy usado industrialmente, con el se consiguen velocidades de enfriamiento más bajas, para efectuarlas se apaga el horno y se deja enfriar con la puerta cerrada, si se quiere bajar aún más la velocidad de enfriamiento, se enciende periódicamente el horno durante lapsos de tiempo.

Ductilidad: La  ductilidad  es otra importante propiedad mecánica. Es una medida del grado de deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna deformación plástica se denomina frágil. La ductilidad puede expresarse cuantitativamente como  alargamiento relativo porcentual, o bien mediante el porcentaje de reducción de área.

Fases

Austenita: Se define como una solución sólida de carbono en hierro gamma. Solo es estable a temperaturas superiores a 723 ºC, desdoblándose por reacción eutectoide, a temperaturas inferiores, en ferrita y cementita. Solo puede aparecer austenita a temperatura ambiente en los aceros austeníticos, en este caso la austenita si es estable a temperatura ambiente. Es deformable como el hierro gamma, poco dura, presenta gran resistencia al desgaste, es magnética, es el constituyente más denso de los aceros y no se ataca con reactivos. La resistencia de la austenita retenida a la temperatura ambiente oscila entre 80 y 100 daN/mm2 y el alargamiento entre 20 y 25 %. Puede disolver hasta 1,7-1,8 % de carbono. Presenta red cristalográfica cúbica centrada en las caras (c.c.c.), con los siguientes parámetros de red, a=3,67 A y d=2,52 A.

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