UTP – FIM | Elaborador por: Ammie De La Cruz 1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES II

INSTRUCTOR DE LABORATORIO: AMMIE DE LA CRUZ

GUÍA DE LABORATORIO #2:

“TRATAMIENTOS TERMICOS”

OBJETIVOS

Conocer los diversos tipos de tratamientos térmicos.

Conocer la importancia de las estructuras cristalinas en los tratamientos térmicos.

Conocer la importancia de la temperatura de calentamiento, la velocidad de

enfriamiento y la presión, que influyen en la obtención de las características de la probeta.

Identificar los cambios físicos de las probetas según el tratamiento térmico. INTRODUCCION

Se conoce como tratamiento térmico al proceso que conlleva el calentamiento y el enfriamiento de un sólido (polímero o metal), donde se cambia una o varias propiedades mecánicas. Los tratamientos térmicos suponen cambios de mejoramiento en la estructura física del material, aunque un tratamiento térmico mal realizado puede dar como resultado perjuicios en distintos grados. Los tratamientos térmicos que se realizaran en el laboratorio son los siguientes:

- Templado - Revenido - Recocido - Normalizado

VESTIMENTA

Bata de laboratorio

Jeans largo

Zapatillas cerradas o botas de seguridad

Lentes de seguridad

Mascarilla

Guantes (para L.P) EQUIPOS Y MATERIALES

Equipo:

Horno eléctrico (tipo mufla)

Termo-par

Cronometro

Lijadora manual

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Durómetro Brinell

Identador 10mm de diámetro

Microscopio con magnificación de 20. Materiales para Tratamientos Térmicos:

5 piezas de acero en forma de cilindro con la superficie lisa (diametro:5cm, altura:2cm)

Dos pares de guantes térmicos

Una pinza de metalurgia

Un crisol

Agua

Dos placas de cerámica

Nivelador

Una hoja de lija de grano grueso y otra de grano fino

Materiales para líquidos penetrantes:

Kit de líquidos penetrantes (limpiador, penetrante, revelador)

8 pañuelos de algodón

Periódico

Masking tape

Regla PROCEDIMIENTO

I. Para todas las piezas, utilizar el nivelador antes de cualquiera prueba. Anotar las que están desniveladas.

II. Tratamiento Térmicos

Para Templado:

1. Encienda el horno a la potencia máxima. 2. Cuando la temperatura sea 750°C; ingrese dos piezas de acero, con la pinza de

metalurgia, déjelas sobre la placa de cerámica que estará en el horno. 3. Cuando la temperatura del horno llegue a 950°C, mantenga la temperatura

constante. 4. Llene el crisol con agua a temperatura ambiente y con el termo-par compruebe

y anote dicho valor. 5. Cuando haya pasado 30 minutos, retire una de las piezas y debe seguir

contando el tiempo para la segunda pieza en el horno.

6. La primera pieza déjela reposar en el crisol con agua. 7. Tome los valores del tiempo (en segundos) de enfriamiento (escoja el intervalo

que más le favorezca) en el agua con el termo-par hasta que la temperatura final sea igual al valor obtenido en el paso 4, y coloque los valores en la tabla 1.1 y realice una gráfica. Después retire la pieza del crisol y séquela.

8. Repita el paso 4. 9. Saque la segunda pieza del horno y déjela reposar en el crisol con agua. 10. Repita el paso 7, pero coloque los valores en la tabla 1.2.

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Para Revenido:

1. Tome el valor de la temperatura del exterior con el termo-par. 2. De las piezas que se le realizo templado, escogerá la que estuvo más tiempo

dentro del horno. 3. Cuando el horno tenga una temperatura de 200°C ingrese la pieza, con la pinza

de metalurgia y déjela sobre la placa de cerámica que estará en el horno. 4. Cuando el horno tenga una temperatura de 300°C, procure que sea constante

la temperatura por media hora. 5. Después con la pinza, saque la pieza del horno y déjela enfriar a temperatura

ambiente sobre una placa de cerámica. 6. Tome los valores del tiempo (en segundos) de enfriamiento (con el intervalo que

usted escogió) con el termo-par y coloque los valores en la tabla 2 y construya una gráfica.

Para Normalizado:

1. Encienda el horno a la potencia máxima. 2. Cuando la temperatura sea 600°C; ingrese una pieza de acero, con la pinza de

metalurgia, déjelas sobre la placa de cerámica que estará en el horno. 3. Cuando la temperatura del horno llegue a 800°C, mantenga la temperatura

constante por media hora. 4. Después con la pinza, saque la pieza del horno y déjela enfriar a temperatura

ambiente sobre una placa de cerámica. 5. Tome los valores del tiempo (en segundos) de enfriamiento (con el intervalo que

usted escogió) con el termo-par y coloque los valores en la tabla 3 y construya una gráfica.

Para Recocido:

1. Cuando el horno tenga una temperatura de 500°C ingrese una de las piezas con la pinza de metalurgia y déjela sobre la placa de cerámica que estará en el horno.

2. Cuando el horno tenga una temperatura de 850°C, procure que sea constante la temperatura por media hora.

3. Después apague el horno. La pieza se enfriara dentro del horno. 4. Recoger la pieza el próximo día.

Tiempo (s) Temperatura (°C)

1

2

3

.

.

.

Tabla 1.1 – Templado, enfriamiento brusco de la pieza de acero.

A esta pieza después se le realizará revenido.

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Tiempo (s) Temperatura (°C)

1

2

3

.

.

.

Tabla 1.2 – Templado, enfriamiento brusco de la pieza de acero.

Tiempo (s) Temperatura (°C)

1

2

3

.

.

.

Tabla 2 – Revenido, enfriamiento en el exterior de la pieza de acero.

Tiempo (s) Temperatura (°C)

1

2

3

.

.

.

Tabla 3 – Normalizado, enfriamiento en el exterior de la pieza de acero.

III. Después de terminar con los tratamientos térmicos, deben verificar si las piezas de

acero tienen discontinuidades superficiales con la ayuda de los líquidos penetrantes. Realice los siguientes pasos:

1. Realizar inspección visual simple. 2. Utilizar el limpiador para remover cualquiera impureza. 3. De ser necesario, restringir el área con el masking tape. 4. Utilizar el líquido penetrante a 15cm de distancia de la pieza, dejar actuar por

15 minutos. 5. Remover todo el líquido penetrante con el líquido limpiador. 6. Después de un minuto colocar el líquido revelador a 10cm de distancia. 7. Esperar 5 minutos. 8. Visualizar la superficie de la pieza; tomar una fotografía(s) del resultado final y

medir la longitud de la discontinuidad si la hay y colocarlos en el tabla 4. 9. Limpiar la pieza. 10. Repetir todos los pasos de ser necesario para la otras piezas.

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La siguiente tabla es un ejemplo de cómo debe ser completada.

Tabla 4 – Resultados del ensayo de líquido penetrante para las piezas de tratamiento térmico.

IV. Utilice el nivelador en las cinco piezas. Si una de sus piezas no está a nivel deberá

utilizar la lijadora manual de lo contrario omita los siguientes pasos.

1. Coloque la lija de grano grueso en la lijadora manual. 2. Haga pasar agua por la superficie de la lija que va a utilizar. 3. La pieza la pasando sobre la lija de forma recta y sin cambiar de dirección. 4. Verifique si la pieza esta plana en dicha superficie con el nivelador, de lo

contrario repetir el paso 3 las veces que sea necesario. V. Para cada pieza de acero debe encontrar la dureza brinell con la ecuación 1 y con

las tablas que se encuentran en el anexo.

√ (1)

Donde: HB: dureza brinell

P: carga en kgf D: diámetro del identador (10mm) d: diámetro de la huella en mm

Los resultados obtenidos se colocan en la tabla 5, para los valores de dureza por tabla especifique que tabla utilizo.

Pieza Fotografía (s) ¿Hay

discontinuidad? Y o N

Longitud de la discontinuidad

(cm)

Revenido

N -

Normalizado

Y 1.5cm

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

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Diámetro de la huella

(mm)

Dureza Brinell ¿Cuál es el número de tabla

que utilizo?

por fórmula por tabla

Templado

Revenido

Normalizado

Recocido

Pieza de control Tabla 5 – Resultados de la dureza para todas las piezas.

Coloque los siguientes valores en el durómetro (para todos los ensayos):

Carga estática: 3000kgf

Tiempo: 30s

ANÁLISIS DE DATOS

Realice una comparación entre los valores de dureza encontrados en las cinco piezas tomando en cuenta todas las características de los tratamientos térmicos y el entorno que ha sido desarrollado la experiencia.

INVESTIGACION

1. Mencione y describa los tipos de templado y revenido. 2. Mencione las características de un material templado. 3. ¿Qué ventajas tiene una pieza cuando se le realiza revenido? 4. Cuando se realiza el pre-calentamiento en el temple, ¿qué fase se obtiene?. 5. Mencione las diferencias entre el normalizado y el templado. 6. ¿Cuándo se realiza recocido en un material? 7. ¿Cuál es la diferencia principal entre la austenización completa y la

austenización incompleta? 8. ¿Qué pasaría si usted puede variar la presión dentro del horno para el

templado, tomando en cuenta que la velocidad de calentamiento no varía? 9. Desde el punto de vista de las microestructuras, desarrolle una comparación de

las características que se obtiene para los diferentes tratamientos térmicos. 10. ¿Es importante considerar la velocidad y dirección del fluido enfriador?

Explique. 11. ¿Es importante considerar la humedad relativa y la presión ambiental en el

sistema de enfriamiento? Explique. 12. Realice una comparación entre los tratamientos térmicos y los termoquímicos.