guia de practicas nº5 aceros recocidos 2 012

7/30/2019 GUIA DE PRACTICAS N5 Aceros recocidos 2 012

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Guia de practicas/Taller de Microscopia-2012/ N 7 FIP/EPIM/JMJG

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERA PROCESOS

Ingeniera Metalrgica

GUIA DE PRCTICAS

Taller de Microscopia

PRACTICA N 5

CARACTERIZACION DE LOS ACEROSRECOCIDOS

2011


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CARACTERIZACION DE LOS ACEROS RECOCIDOS1. Objetivos:

Al trmino de esta prctica de laboratorio el alumno de Taller de Microscopia ser

capaz de analizar los cambios estructurales ocurridos en un tratamiento de recocido,

bsicamente observar su microestructura y los cambio presentes.

2. Introduccin:Tratamiento trmico de recocido Aceros:

El recocido total es el proceso mediante el cual la estructura distorsionada en froretorna a una red cuyo estado se halla libre de tensiones por medio de la aplicacin de

calor. Este proceso se efecta totalmente en estado slido y puede dividirse en las tres

etapas siguientes:

Recuperacin, Recristalizacin y Crecimiento del Grano.

Todo metal que haya sido previamente trabajado en fro, sean por medio de los

mecanismos de deformacin plstica por deslizamiento y por maclaje logra alterar las

propiedades mecnicas de este metal. El resultado del trabajo en fro es deformar los

granos dentro del metal adicionando imperfecciones a los cristales que servirn de

anclaje evitando el movimiento interplanar con el consiguiente aumento de las

propiedades de Dureza, la resistencia a la Tensin y la resistencia elctrica; y, por elcontrario, disminuyo la ductilidad.

Se puede entender el recocido como el calentamiento del acero por encima de las

temperaturas de transformacin a la fase austentica seguida de un enfriamiento

lento. El resultado de este lento enfriamiento es el de obtener un equilibrio estructural

y de fase en los granos del metal.

Recocido de recuperacinLa deformacin plstica que ha sufrido un metal provoco la operacin de esfuerzos

internos que distorsiona la red cristalina incrementando la dureza y disminuyendo la

ductilidad del metal.

Si llevamos el acero con deformacin plstica a una temperatura superior a la

ambiental pero por debajo de la temperatura de austenizacin; las propiedades

mecnicas de este no variaran en gran medida, con la mnima variacin de la

microestructura del metal se lograra aliviar tensiones y mejorara su ductibilidad.

Cuando calentamos el metal las dislocaciones se mueven y reagrupan mientras que los

esfuerzos residuales se reducen. Durante esta etapa aumenta relativamente la

conductividad elctrica del metal tratado.

Recocido de recristalizacion

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

FACULTAD DE INGENIERA DE PROCESOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE METALURGICA


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Si el calentamiento de un acero deformado plsticamente continua, el grano original

donde estn presente las dislocaciones dar lugar a granos de menor tamao que

estarn libres de imperfecciones y de esfuerzos residuales. Estos nuevos granos no

presenta la forma alargada de los granos originales sino que son mas uniformes en sus

dimensiones.

Esta parte del proceso tiene como fin ltimo el refinar el tamao del grano, eliminandolas tensiones internas y disminuyendo la heterogeneidad estructural, el recocido

contribuye a mejorar las propiedades de plasticidad y viscosidad en comparacin con

las obtenidas despus de fundido forjado o laminado.

La Temperatura de Recristalizacin depende de diversos factores pero entre los

principales tenemos:

1. La severidad de la deformacin plstica.

2. El tamao del grano original deformado plsticamente.

3. La temperatura a la cual ocurre la deformacin plstica.

4. El tiempo en el cual el metal deformado plsticamente es calentado para obtener la

temperatura de Recristalizacin.

5. La presencia de elementos disueltos en el metal.

Obsrvese que a mayor cantidad de deformacin previa, menor ser la temperatura

necesaria para iniciar el proceso de la Recristalizacin debido a la mayor distorsin y a

la mayor cantidad de energa interna disponible.

Si aumentamos el tiempo de recocido lograremos disminuir la temperatura de

Recristalizacin.

Recocido de crecimiento de grano

El crecimiento del grano ocurre debido al proceso de coagulacin y reorientacin del

los granos adjuntos y esto es funcin del tiempo y la temperatura.

Conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye produciendo un

incremento en la rapidez de crecimiento del grano.

Los granos grandes tienen menor energa libre que los de tamao menor. Esto esta

asociado con la menor cantidad de rea de frontera de grano y esta relacionada con la

fuerza que impulsa el crecimiento del grano.

Dicho lo anterior; el tamao final del grano estar determinado por los parmetros de

la energa libre del grano y el grado de rigidez de la red cristalina.

Por tanto, la nucleacin y el posterior crecimiento del grano comprendidos en el

proceso de recocido sern los factores a controlar para la obtencin de propiedades

ultimas acorde con las necesidades. Si se favorece una nucleacin rpida y uncrecimiento lento se obtendr como resultado un material de grano fino con el

incremento en la tenacidad o resistencia al impacto con el aumento en la dureza; en


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cambio, si la nucleacin es lenta y el crecimiento del grano es rpido en tamao del

grano ser grueso con el resultado de que el metal disminuye su tenacidad y su

maquinabilidad y en cambio aumenta su ductilidad.

Recocido TotalEl recocido Total es el proceso consistente en calentar el acero a cierta temperatura y

luego enfriar lentamente a lo largo del intervalo de transformacin, preferentementeen el horno o en cualquier material que sea buen aislante al calor.

El propsito del recocido es el de refinar el tamao del grano, proporcionar suavidad,

mejorar las propiedades elctricas y magnticas y mejorar el maquinado.

Dentro del Recocido Total, el acero es calentado aproximadamente a 100 F por

encima de la temperatura crtica manteniendo el metal por un prolongado perodo de

tiempo. Luego, la muestra es enfriada a temperatura ambiente en un enfriamiento

muy lento.

El calentamiento desde la temperatura ambiente hasta antes de llegar a latemperatura critica no ocurrir cambios en el tamao de los granos; pero al cruzarse

la lnea critica hasta por encima de 50 F provocara que las reas de perlita se

transformen en pequeos granos de austenita por medio de la reaccin eutectoide, mas

los granos de ferrita iniciales permanecern invariables.

Si el acero es hipoeutectoide o hipoeutectoide la temperatura recomendada para en

Recocido Total ser de 50F por encima de la temperatura critica de la aleacin.

Si se realiza el enfriamiento desde este punto, no se lograra refinar el tamao del

grano. Si se continua el calentamiento hasta llegar a la regia Austenstica se lograraque los granos de Ferrita se transformen en pequeos granos de Austenita de forma tal

que toda la estructura presentada ser de pequeos granos austensticos.

Llevando luego este metal por medio de un enfriamiento apropiado se observara que la

microestructura se encuentra presente pequeos granos de Ferrita Proeutectoide y

pequeas reas de Perlita Laminar Gruesa; hablando siempre de los aceros

hipoeutectoides.

Para los aceros hipereutectoides la microestructura durante el proceso se describe

como gruesos granos austenisticos durante el calentamiento que dar lugar a la

formacin final de grandes reas de formacin Perltica gruesas de tipo Laminar. Perolos espacios entre los limites de granos estarn ocupados por una red de Cementita

Proeutectoide.

La presencia de esta red de Cementita debilita al acero ya que esta red es un plano de

fragilidad por tanto el Recocido Total en los aceros hipereutectoide no puede tomarse

como el tratamiento final para este tipo de acero; para mejorar la maquinabilidad de

este tipo de acero se debe realizar el siguiente Tratamiento Trmico: La

Esferoidizacin.


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1. Materiales:Acero con presencia de deformacin plstica tratada (elemento de maquina como

muelles, corta friso, hojas de corte cizallas, etc.)

Se requiere cuatro probetas de dimensiones pequeas, bsicamente 10 cm de

longitud. Para nuestro caso utilizaremos el acero 5160 tpico de ballestas de

muelles vehiculares.3. Desarrollo experimental:

Primeramente identificamos el acero caso de estudios en nuestro caso el acero 5160 cuya

composicin qumica es la siguiente:

Elemento C. Mn Si Cr

% 0,6 0,8 1,8 0,35

Del muelle a tratar cortamos tres retazos de 5cm x5cm de seccin y le tomamos lectura de

su dureza.

Probetas A B C

Dureza HRc

Para un mejor estudio tomamos muestras de diferentes lugares, como sabemos una hoja de

muelle tiene en su parte central un orificio de sujecin por donde casi siempre desarrolla el

mayor trabajo y por donde generalmente falla el acero. De esa parte sacamos una

muestra, luego se saca de los extremos y por ltimo de la parte central.

Probeta A B C

Ubicacin Medio Extremo Medio

Coloque en una caja cada una de las probetas seleccionadas para el tratamiento de

recocido y pngale una identificacin antes de ingresarlo al horno de mufla que deber

estar a una temperatura de 600C.

De acuerdo al cuadro siguiente se deber de realizarse el tratamiento de recocido.

Probetas A B C

Temperatura (C.) 790 830 845

Probetas A B C

Tiempo (Hr.) 2 1,5 1


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Deber de enfriarse dentro del horno desde su temperatura de recocido a la temperatura

del ambiente, recordar que en esta prueba de laboratorio se demostrara el cambio

estructural observado al microscopio.

Al trmino de la prueba deber de preparar una probeta de cada muestra para el anlisis

metalogrfico y poder analizar su estructura transformada teniendo el patrn inicial antesdel tratamiento. Adems de ello deber analizar el tamao de grano y finalmente

responder el cuestionario propuesto.

4. Cuestionario:a)Un tratamiento trmico de recocido en un acero con presencia de deformacin

plstica que beneficio mecnico le proporcionara?

b)Al realizar el tratamiento trmico de recocido que ocurre con la dureza)c) De qu manera cambia el tamao de grano con el tratamiento trmico del acero

5160 analizado?

d)Es posible lograr una distribucin de tamao de grano regular con el tratamientotrmico de recocido?e) De qu manera caracterizara usted la microestructura de un acero recocido?f) De las tres probetas analizadas cul de ellas presenta mayor tamao de grano y

por qu?

3. Bibliografa: ASKELAND, Donal R., Ciencia e Ingeniera de los Materiales, Thomson Editores.

Mxico, 1998. Anderson, J.C. y otros, Ciencia de los Materiales, Limusa Editores, Mxico, 1998. Flim, R.A, y otro, Materiales de Ingeniera y sus Aplicaciones, Mc Graw-Hill,

Mxico, 1979.

Budinsky, K. y otro, Engineering Materials, Prentice Hall, U.S.A., 1999. Smith, W. F. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. Mexico:

Mc Graw Hill.

T. Fernndez. Metalografa de Aceros y Fundiciones. Grficas Urania S.A. 1988. F.A. Calvo. Metalografa Prctica. Editorial Alhambra.1971. ASM International. ASM Handbook. Vol 7. Eighth Edition. 1977.Pags. 1356-1368

(2001). Ciencia de Materiales: Seleccion y Diseo. Mexico: Prentice Hall. Smith, W. F. (2004). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales.Espaa: McGraw-Hill.


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