Informe ensayo jominy

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Informe ensayo jominy

  1. 1. CALAMA.ING. MANTENIMIENTO MECANICO.TRATAMIENTO DE LOS METALES. ENSAYO DE JOMINY. Nombre Alumno (s): VLADIMIR VALDERRAMA A. ROGRIGO LUNA ROCO. MANUEL GOMEZ C. MANUEL SOTO R. GRUPO CURSO 966. Nombre Profesor: LUIS PEREIRA GATICA. Fecha: 25 de NOV. de 2011. 1
  2. 2. ENSAYO DE JOMINY.Se trata de templar una probeta estandarizada del acero. Primero se calienta a latemperatura de austenización, enfriándola posteriormente mediante un chorrode agua con una velocidad de flujo y a una temperatura especificada, el cual sólo enfríasu cara inferior. Dicha cara actúa como superficie templada y enfría la probeta de formalongitudinal hacia su extremo superior sólo por conducción, apareciendoun gradiente de velocidades de enfriamiento desde la máxima velocidad en el extremotemplado (inferior), a la mínima en el extremo superior.Una vez que la probeta se ha enfriado a temperatura ambiente, se limpia una superficiey se determina la dureza a lo largo de los 95mm de la probeta. Luego medimos a 3mm,15mm, 25mm, 45mm, 60mm, 80mm. Después se traza una curva de templabilidadrepresentando los valores de dureza en función de la distancia al extremo templado.Através de este ensayo determinaremos la templabilidad, temple, recocido ycementación de los siguientes aceros: 1045, 4140 ,4340.usando ensayo de dureza enescala ROCKWELL C y ROCKWELL B.Acero 1045: Dureza inicial 77.4 HRB.Acero 4140: Dureza inicial 26,5 HRC.Acero 4340: Dureza inicial 28,3 HRC. EL ENSAYO JOMINY:Como la resistencia es el factor principal en el diseño, es más conveniente basar laespecificación del acero en la Templabilidad, en vez de la composición química. Elmétodo más ampliamente utilizado para determinar la templabilidad es la prueba oensayo de templabilidad por enfriamiento de la punta o prueba Jominy. 1. La prueba ha sido estandarizada por la ASTM, la SAE y la AISI. 2. Se utiliza una probeta de 1in de diámetro y 4 in de largo. 3. Se calienta la probeta a temperatura de austenización, se saca del horno y se coloca en un sostén, donde un chorro de agua choca en la cara del fondo de la muestra. 4. El tamaño de la pieza, la distancia del orificio al fondo de la muestra, la temperatura y la circulación del agua están estandarizados de manera que toda la muestra templada recibe la misma rapidez de enfriamiento. 5. Se mantiene la muestra durante 10 minutos. 6. Se limpia las superficies planas, paralelas longitudinalmente. 7. Se toman lecturas en la escala Rockwell C a intervalos definidos en tabla de valores. 8. Los resultados se expresan como una curva de dureza contra distancia. 2
  3. 3. DEPOSITO PARA REALIZAR EL ENSAYO:Agua pulverizada. Probeta. Deposito.ENSAYOS:Se calentaron las probetas durante 30 minutos hasta que cada una alcanzo latemperatura de AUSTENIZACION (850ºc). Luego se aplico un chorro de agua sobre lasuperficie inferior lo cual se enfrió de manera tal que se pudo observar que la velocidadinicial de enfriamiento con respecto a la velocidad final es mucho más rápida, es decir lagradiente de velocidad comienza en la superficie inferior de la probeta y culmina en lasuperior (se experimenta un cambio de color de rojo a gris). 3
  4. 4. Zona gris. Zona de cambio de temperatura. Rojo cereza (zona aún no enfriada).- Ensayo Jominy, descripción general y realización práctica. Resultadosexperimentales, tablas y gráficos de dureza.ENSAYO DE DUREZA:Finalmente se aplican ensayos de dureza a la superficie plana cada cierta distancia, apartir del extremo templado a lo largo de la probeta. La distancia entre las pruebas dedureza para el resto de la longitud de la barra queda a criterio de quien efectúe laprueba.Durómetro utilizado TH-500. Escala de medición utilizada HRC Y HRB 4
  5. 5. Finalmente se midió la dureza de cada probeta en la máquina Rockwell en escala C,utilizando una precarga de 10 kg, y una carga de 100 kg, con Indentador de diamante.La prueba de Rockwell consiste en hacer penetrar, en dos tiempos, en la capasuperficial de la pieza un penetrador de forma prefijada y medir el aumento permanentede la profundidad de penetración. 5
  6. 6. ESCALAS USADAS PARA DETERMINAR DUREZA ROCKWELL. • HRA. . . . Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasión acero endurecido • HRB. . . . Las aleaciones cobrizas, los aceros suaves, aleaciones de aluminio, hierros maleables, etc. • • HRC. . . . Acero, hierro colado duro, casos de acero endurecido y otros materiales más duro que 100 HRB. • HRD. . . . Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perlitico. PENETRADORES: a) PENETRADOR DE DIAMANTE.Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las escalas A, C yD. Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º y su eje debecoincidir con la dirección de penetración con una tolerancia de ± 0.5º. La punta es uncasquete esférico con un radio de 0.200 mm.La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen una influenciaimportante en el valor de la dureza obtenida. La anisotropía del diamante hace difícil elmaquinado del mismo en forma totalmente simétrica. Por lo cual es necesario compararlos resultados obtenidos con un penetrador patrón sobre piezas patrón de diferentesdurezas. b) PENETRADOR ESFERICO DE ACEROEste tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalas B, EY F. Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm ±0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ± 0.004 mm.Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales.Debe eliminarse y anularse la prueba si presenta una deformación mayor a la toleranciaindicada anteriormente o cualquier otro defecto superficial.En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de: polvo,tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la prueba. 6
  7. 7. PROCEDIMIENTO.APLICACIÓN DE LA CARGA MENOR: debe colocarse la probeta sobre el soporte yaplicar la carga menor gradualmente hasta que se obtenga la indicación apropiada en lacarátula. Esto se obtiene cuando el indicador haya dado él número apropiado derevoluciones completas y quede dentro de 5 divisiones de la posición de ajuste en laparte superior de la carátula.APLICACIÓN DE LA CARGA MAYOR: Debe aplicarse la carga mayor accionando lapalanca de operación sin impacto y dejando que gire libremente. Se retira la cargamayor llevando la palanca de operación de regreso a la posición original dentro de los2segundos siguientes después de que su movimiento ha cesado sin interrumpirlamaniobra de regreso.LECTURA DE LA ESCALA PARA DUREZA ROCKWELL: Debe considerarse ladureza Rockwell como la lectura del indicador en la escala apropiada de la carátula,después de que se ha quitado la carga mayor y mientras la carga menor aun estáactuando. Estas lecturas se estiman a veces a la mitad de una división, dependiendodel material que se pruebe.CONDICIONES DEL ENSAYO1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo etc.2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de lahuella, y el ensayo no es válido si en la cara posterior a la del ensayo aparece unaprotuberancia.3. Si se ensaya una pieza cilíndrica, el radio debe ser mayor en seis milímetros al delpenetrador.Los valores de dureza resultan ligeramente inferiores a los valores reales.4. La aplicación de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie de laprobeta. 7
  8. 8. ENSAYO JOMINY ACERO 1045.ACERO AISI-SAE 1045: Dureza inicial 77,4 HRB.Composición química. 0,43 a 0,5 % C; 0,60 a 0,90% de Mn; 0,040 % P máx.; 0,05% S máx.Temperatura de calentamiento. 860° CTiempo de calentamiento. 30 min.Tipo de horno Mufla, horno eléctrico de resistencia tipo barras. Rango de t° entre t° ambiente y 1100°C. PUNTOS DE PRUEBA. 7 6 5 4 3 2 1Puntos. 1 2 3 4 5 6 7Distancias. 3 mm 10 mm 15 mm 25 mm 45 mm 60 mm 80mmDureza 90,5 75,4 73 71 57,5 52,5 50,5HRB.Dureza 33,5 27 25 23 15 13 10HRC. 100 ENSAYO DE JOMINY ACERO 1045. 90 80 70 60 DUREZA 50 HRC. 40 30 HRB. 20 10 0 3 10 15 25 45 60 80 DISTANCIASCURVAS DE ENFRIAMIENTO 8
  9. 9. ENSAYO JOMINY ACERO 4140.ACERO AISI-SAE 4140: Dureza inicial 26,7 HRC.Composición química. 0,38% a 0,43 % C; 0,75% a 1,0% de Mn; 0,15% a 0,25 %Mo; 0,80 % a 1,10%de Cr; 0,15%a 0,35%de Si; 0,040 % P máx.; 0,035% S máx.Temperatura de calentamiento. 860° CTiempo de calentamiento. 30 min.Tipo de horno Mufla, horno eléctrico de resistencia tipo barras. Rango de t° entre t° ambiente y 1100°C. PROBETA UTILIZADA. 9
  10. 10. TABLA DE VALORES:PUN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18TOSDIS 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90T.HRC 50,9 50,2 48,3 46,3 44,1 43,6 43,6 42,8 41,8 40,6 38,6 37,6 37,6 36,8 36,1 35,9 34,5 32,1. ENSAYO DE JOMINY ACERO 4140 60 50 40 DUERZA 30 HRC 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 DISTANCIA 1CURVA DE ENFRIAMIENTO 10
  11. 11. TEMPLETratamiento térmico sin cambio de composición, tiene como finalidad aumentar ladureza, la resistencia mecánica y el límite elástico. Por lo tanto disminuyen la estriccióny el alargamiento, y generalmente desaparece el periodo plástico.- Consiste en un calentamiento a temperatura elevada (900°C) para transformar toda lamasa en Austenita, seguido de un enfriamiento rápido para transformar la Austenita enMartensita.Los factores que influyen en la práctica del temple son: 1. El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento. 2. La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple. 3. El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso. 4. 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 más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros hidrosolubles. 11
  12. 12. PROCESO TEMPLE. 12
  13. 13. Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonadomartensítico o "Martempering", temple escalonado bainítico o "Austempering", templeinterrumpido y tratamiento subcero.Probeta utilizada acero AISI-SAE 4140 con una dureza inicial de 26,7 HRC .luego decalentar la probeta por un periodo de 30 min. A una temperatura de 900°C.para luegoenfriar bruscamente en agua a T° ambiente (18° a 21°C aproximadamente) Podemos distinguir los cambios de estructura en la probetaMEDICIÓN DE DUREZA PIEZA TEMPLADA: Dureza inicial 26.7HRC.Medidas en diferentes puntos de la probeta:57,5 HRC 59,1 HRC 57,9 HRC 59,6 HRC 56 HRC 55,7 HRCLo cual nos da un promedio de 57,6 HRC. Teniendo un incremento de un 215,7%,en la dureza de la probeta, podemos concluir qué la austenita es transformadacompletamente en martensita, con la ayuda de los elementos aleantes del acero 4140,los que intensifican la dureza en este. 13
  14. 14. RECOCIDO.Con este nombre se conocen varios tratamientos cuyo objetivo principal es "ablandar" elacero para facilitar su mecanizado posterior. También es utilizado para regenerar elgrano o eliminar las tensiones internas.Se debe tener en cuenta que los recocidos no proporcionan generalmente lascaracterísticas más adecuadas para la utilización del acero y casi siempre el materialsufre un tratamiento posterior con vistas a obtener las características óptimas delmismo. Cuando esto sucede el recocido se llama también "tratamiento térmicopreliminar" y al tratamiento final como "tratamiento térmico de calidad".Los tipos de recocidos son los siguientes: recocido de regeneración, recocido deengrosamiento de grano, recocidos globulares o esferoidales (recocido globularsubcrítico, recocido regular de austenización incompleta o recocido globular oscilante),recocido de homogenización, recocidos subcrítico (de ablandamiento o de acritud),recocido isotérmico y recocido blanco.PROCEDIMIENTO:Probeta utilizada acero AISI-SAE 1045 con una dureza inicial de 77,4 HRB .luego decalentar la probeta por un periodo de 30 min. a una temperatura de 900°C. Luegodejamos enfriar lentamente dentro del horno hasta que esté completamente frio.RECOCIDO: ENFRIAMIENTO LENTO DE LA PROBETA DENTRO DEL HORNO. 14
  15. 15. Probeta utilizada acero 1045 con una dureza inicial 77,4 HRB.Medidas en diferentes puntos de la probeta.54 HRB 54 HRB 53 HRB 54 HRB 55 HRB.Las mediciones en los diferentes puntos de la probeta nos da un promedio de 54 HRB.Siendo la dureza inicial de 77,4 HRB. Podemos concluir que la dureza de la probetatiene una disminución de 69,76 % RESUMEN.El temple y el Revenido, tienen como objetivos el estudio del medio enfriador sobre lamicroestructura y dureza de los aceros SAE 1045 y SAE 4140, además se debeestudiar el efecto de la temperatura del revenido sobre la estructura y dureza de losaceros templados. Estos son tratamientos Térmicos utilizados en aceros, con elprincipal fin de entregar una dureza bastante alta respecto de otros tratamientostérmicos comerciales. Si bien la dureza obtenida depende fundamentalmente de lavelocidad de enfriamiento del temple, ya que la dureza será directamente proporcional ala velocidad de enfriamiento, produciendo la mayor dureza a velocidad de enfriamientobastante rápida, debido a que en tal velocidad no se alcanza a producir la difusión delcarbono, provocando así que el carbono quede atrapado en una estructura tetragonalcentrada en el cuerpo llamada martensita, que sería la provocadora del aumento dedureza. Las muestras templadas se llevan a un horno con temperatura de 900°C, dondeson mantenidas media hora, para luego ser retiradas y enfriadas bruscamente, ya seaen agua, salmuera o aceite, posteriormente se prosigue con el tratamiento de revenido,donde solo algunas muestras pasan esta etapa con el fin de obtener un acero condurezas similares a las obtenidas en el temple, pero con la particularidad que le brindaal acero además de dureza una ductilidad y tenacidad mayor. Al efectuar el revenido sevuelve a introducir las muestras de acero en el horno, pero esta vez a bajastemperaturas, siendo la óptima a 200°C, para luego enfriar la muestra a temperaturaambiente. 15
  16. 16. CONCLUSION Los tratamientos térmicos como el temple son indispensables para elmejoramiento de la calidad del material o pieza a utilizar, ya que pueden modificarlas propiedades físicas de los mismos dándoles una vida útil más larga. A cada tipode tratamiento se le determina una cierta temperatura de calentamiento y el tiempoque permanecerá la pieza en esa temperatura, luego se procede a enfriar la piezadependiendo del tipo de tratamiento efectuado. La templabilidad del materialdepende de lo que se llama gradiente de velocidad, es decir de la variación entre lavelocidad inicial de enfriamiento con respecto a la velocidad final (abajo sobre lasuperficie impactada por el chorro de agua la probeta se enfría más rápidamenteque en la superficie superior), por lo cual la dureza en el extremo que recibe elchorro de agua será mayor que la existente en el otro extremo de la probeta(superior) y descenderá gradualmente en cada sección longitudinal. Susaplicaciones pueden darse en la construcción y en las industrias, para lasherramientas hechas de acero al carbono como ejemplo. 16
  17. 17. 17

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