“CIENCIAS DE LOS MATERIALES II”

- PRACTICAS DE LABORATORIO





“PRACTICA No 2”
TEMPLE, RECOCIDO Y DUREZA ROCKWELL
PRACTICA 2
TEMPLE Y RECOCIDO

INTRODUCCION:
El presente informe está elaborado de acuerdo el ensayo de tratamientos térmicos que le dimos a un pedazo de acero 1045 utilizando dos tratamientos.

OBJETIVO
· El objetivo de esta práctica es aumentar la dureza y la resistencia del acero como disminuir la dureza del material.
Equipos y herramientas:
1. Horno tipo mufla
2. Muestra de la probeta
3. Embase con agua
4. Embase con aceite
5. Tenaza universal
6. Trapo limpio

MARCO TEORICO
Templado del acero
El temple, o templado, es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad. El proceso se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada de 915°C en el cual la perlita se convierte en austenita, después la masa metálica es enfriada por lo generalrápidamente (salvo algunos caso donde el enfriamiento es 'lento' aceros autotemplables), sumergiéndola o rociándola en agua, en aceite, aire positivo o en otros fluidos o sales. Después del temple siempre se suele hacer un revenido.

* Es uno de los principales tratamientos térmicos que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la alineación de acero correspondiente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente martensítica.
* Se basa en calentar la pieza a una temperatura comprendida ente 700 sC y 1000 sC, para luego enfriarla rápidamente controlando el tiempo de calentamiento y de enfriamiento.
Recocido
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a falta de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.
* Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad, generalmente aceros.
* Se obtienen aceros más mecanizables.
* Evita la acritud del material.
* La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 °C.
* El enfriamiento es lento.
Hornos de Temple
Los hornos para calentar piezas pequeñas que se desea templar, son cajas metálicas que en su interior van recubiertas de material refractario para evitar pérdidas de calor, estas cajas llevan incorporadas varias resistencias eléctricas que producen el calentamiento de las piezas a la temperatura requerida y llevan incorporado un reloj programador para el control deltiempo de calentamiento y un pirómetro que facilita el conocimiento de la temperatura que hay en el interior del horno.
En el caso de elementos de gran tamaño, como tubos, los hornos están formados por cámaras; cada cámara tiene el largo del tubo y en cada cámara hay de una serie de quemadores que se encargan del calentamiento de cada cámara. Para poder monitorear la temperatura se usa el termopar y para controlar el horno se usa el PLC o computadoras.
Hornos para el Temple / Recocido
Se diseñan para poder alcanzar unas temperaturas de trabajo de 1.100s C -1.400s C máximas capaces de provocar el cambio necesario en la estructura metalográfica del metal a tratar.
En la versión de horno eléctrico, se prevé una entrada de gas protector (generalmente nitrógeno) a la cámara de tratamiento con el fin de proteger a las piezas a tratar contra la descarburación.
Cuando se trata de hornos a combustible líquido o gaseoso la regulación del circuito de combustión permite obtener en la cámara de tratamiento una atmósfera oxidante, neutra o reductora.
En este caso los quemadores a instalar son básicamente de dos tipos, en función del sistema de aportación del aire necesario para la combustión.

Enfriamiento de las piezas templadas

Normalmente dicho enfriamiento se efectuará por inmersión rápida de las piezas tratadas en recipientes conteniendo aceite o agua.
El dimensionado de estos recipientes de enfriamiento lo realizaremos en función del peso de las piezas a tratar y el aumento de temperatura permisible en cada caso.PROCEDIMIENTO:
1. Incrementamos la temperatura del horno
2. Al abrir el horno metimos la pieza y cerramos el horno.
3. Introducimos las piezas de acero a una temperatura de 840°.
4. Sacamos la pieza hasta que se llego la temperatura de 860°.
5. Inmediatamente introducimos las piezas en sus respectivos medios de enfriamiento una en agua, una en aceite, y otra la dejamos en el medio ambiente.
6. Al enfriarse la probeta de acero visualizamos que el color era diferente en cada una de ellas y notamos que la probeta de enfriado en aceite era más obscura y luego bajaba la intensidad del color así la del agua era un color menos obscuro y la del medio ambiente era aun menos.
7. Después de dejar reposar las probetas realizamos un ensayo de Dureza Rockwell.


“ENSAYO DE DUREZA DE ROCKWELL'
OBJETIVO
Determinar dureza de Rockwell en seis piezas de diferente material usando en forma correcta los dos tipos de penetradores, seleccionando y aplicando correctamente las cargas de ensayo y las escalas de lectura.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
Durómetro de Rockwell:
Consta de:
 Un soporte plano de acero lo suficientemente duro y rígido para prevenir su deformación, el que se encontrará fijado simétricamente debajo del penetrador.
 Un indicador dial de dureza, el cual está diseñado para medir la profundidad diferencial, la lectura del dial corresponde a la cifra de dureza Rockwell del tipo de ensayo Rockwell realizado.
Cada indicación en el dial o valor de incremento de profundidad del penetradorequivale a una magnitud de 0,002 mm y representa una unidad de dureza. Este dispositivo deberá indicar la carga con un error máximo de 1 %.
 Una palanca lateral para aplicar la carga principal (P1).
 Una manilla giratoria para elevar el soporte rígido, que además permite la aplicación de la carga inicial (Po).
 Indicador de escala.
 Tornillo regulador de escala, permite ajustar la maquina a la escala deseada.
Esta máquina de ensayo permitirá la aplicación de la carga en forma perpendicular a la superficie de la pieza, además de permitir la mantención de la carga de trabajo durante el tiempo especificado de manera constante.
Penetradores
Para la escala B:
Se utiliza un penetrador esférico de acero templado y de una superficie finamente pulida. El diámetro de la esfera será de 1,588 mm ± 0,0035 mm, útil también para las escalas F, G, T-15, T-30 y T-45.
Para la escala C:
Se utiliza un penetrador de forma cónica y con punta de diamante, el ángulo en el vértice del cono será de 120s y la terminación del cono será de forma casquete esférico, con un radio de 0,2 mm ± 0,002 mm.
Este tipo de penetrador se emplea también para los ensayos en escala A y D.
 Calibre patrón de dureza:
La dureza de la probeta deberá estar previamente certificada por un laboratorio oficial en cinco puntos de su superficie, poseer un grosor mínimo de 4,8 mm y una superficie de 26 mm2. Este calibre patrón se utilizará para calibrar o verificar que el durómetro esté en la escala correspondiente y en perfectas condiciones para realizar el ensayo.Nota: Para la escala B, se utilizará un patrón que posee un campo de validez de 65,5 a 67,5 HRB, y para la escala C un calibre con un rango de 62 a 64 HRc.

Tabla de equivalencia de Rockwell
EscalaRockwell | Tipo deensayo | Color y situación de la escala donde se hace la lectura | Tipo de penetrador | Campo deValidez | Cargainicial | Cargatotal |
B | Normal | Rojo | Dentro | Bola de acero de 1,588 mm | 35 a 100 HRB | 10 Kp | 100 Kp |
C | Normal | Negro | Fuera | Cónico de Diamantede 120s | 20 a 71 HRC | 10 Kp | 150 Kp |

 Piezas de ensayo:
Aceros 1045, 1008, 1018,4140
PROCEDIMIENTO:
1. Se ubicará una de las seis piezas sobre el soporte del durómetro, evitando que ocurra el desplazamiento entre pieza y soporte durante el ensayo.
2. Se aplicará una carga inicial (Po) de forma perpendicular y gradual, la que será igual a 10 Kp para ambas escalas.
La aplicación de esta carga tiene por finalidad
% Eliminar la influencia de rugosidad de la superficie de la pieza.
% Determinar el punto de partida de la medición de la penetración.
% Establecer por tanto la ubicación correcta del dial de lectura de la dureza, o sea, se hará coincidir el cero de la escala del dispositivo de medida con la aguja indicadora de la profundidad de penetración.
3. Se aplicará una carga principal (P1) para la escala B, cuya fuerza será equivalente a 90 Kp y para la escala C será de 140 Kp. El aumento de la carga (P1) hasta su valor límite deberá ser lento, entre 3 y 6 seg, aplicada en forma uniforme y libre de vibraciones. Laaplicación de esta carga tiene por finalidad determinar la dureza de la pieza con una carga total para la escala B de 100 Kp y para la escala C de 150 Kp.

4. La carga total ejercida se mantendrá durante 15 seg ó hasta que la aguja del dial indicador de dureza se estabilice.

5. Se retirará la carga principal (P1) de manera lenta y uniforme, manteniendo la carga inicial (Po).
La eliminación de esta carga, permite al material recuperar su elasticidad, lo que genera una elevación del penetrador hasta un determinado punto, que se encuentra expresado en el dial del durómetro.
6. Para leer el valor de dureza en la escala B, se deberá leer directamente en la escala roja del dial, ubicada hacia el interior del dispositivo. Para leer el valor de dureza en la escala C, se deberá leer directamente en la escala negra del dial, ubicada hacia el exterior del dispositivo.
El resultado del ensayo se expresará en cifras de dureza Rockwell seguidas de la escala utilizada para este (ej: HRB o HRC).
7. Los pasos del 2 al 7 se repetirán a lo menos 5 veces, por cada pieza, para posteriormente obtener una media aritmética de los ensayos efectuados.
El valor obtenido será el resultado del ensayo Rockwell.
NOTA: Las penetraciones sobre la pieza deberán efectuarse en puntos cercanos de la superficie de la misma, manteniendo una distancia de por lo menos 3 mm entre el centro de una impresión y el borde de la pieza, como también respecto del centro de otra impresión.
8. Se comprobará la calibración de la máquina para verificar que nofue afectada por las penetraciones del ensayo. Esta calibración final se llevará a cabo de igual forma que la calibración inicial.

Tabla de valores obtenidos de Dureza Rockwell B y C
Acero 1045 | Rockwell C |
Aceite | Agua | Medio Ambiente |
57 | 56 | 45 |
56 | 54 | 48 |
58 | 55 | 46 |
57 | 56 | 44 |
57 | 55 | 43 |
58 | 54 | 45 |
Acero 1018 | Rockwell B |
Aceite | Agua | Medio Ambiente |
88 | 81 | 54 |
90 | 93 | 54 |
90 | 93 | 56 |
93 | 97 | 55 |
86 | 97 | 54 |
92 | 95 | 55 |

Acero 1008 | Rockwell B |
Aceite | Agua | Medio Ambiente |
88 | 63 | 70 |
90 | 73 | 63 |
91 | 74 | 65 |
93 | 72 | 67 |
87 | 74 | 48 |
92 | 74 | 62 |
Acero 4140 | Rockwell C |
Aceite | Agua | Medio Ambiente |
52 | 50 | 91 |
55 | 56 | 94 |
52 | 53 | 95 |
50 | 51 | 82 |
52 | 54 | 86 |
52 | 56 | 90 |

Gráfica de Aceros en Aceite de Dureza Rockwell C


Gráfica de Aceros en Aceite de Dureza Rockwell B


Gráfica de Aceros en Agua de Dureza Rockwell C


Gráfica de Aceros en Agua de Dureza Rockwell B


Gráfica de Aceros en Medio Ambiente de Dureza Rockwell C


Gráfica de Aceros en Medio Ambiente de Dureza Rockwell B


Grafica Promedio de los aceros






IMÁGENES DE TEMPLE Y RECOCIDO:



Horno Horno a una temperatura de 840°
en donde metemos las piezasSacamos las piezas con mucho cuidado Una pieza la metemos en agua
con unas pinzas


Otra la ponemos al medio ambiente Y la otra pieza la metemos en aceite

Prueba de Dureza Rockwell Prueba 2S pieza (Acero 1045 en aceite)
de 1S pieza (Acero 1045
en medio ambiente)


Prueba 3S pieza (Acero 1045 en agua) Prueba 4S pieza (Acero 1045 sin tratamiento)


CONCLUSIONES:
TEMPLE:
El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios que utilizamos son: aire, aceite, agua.
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos.
REVENIDO
Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mínima fragilidad.
Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple.
Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas produciendo los siguientes efectos: Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza.
Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de tenacidad; resiliencia.