UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO BARQUISIMETO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS Practica # 01 Ensayo Jominy INTEGRANTES: LUIS A DE LIMA. EXP:20022 – 0075. ZOLANLLI RODRÍGUEZ. EXP: 20022 – 0262. YORACO PEÑA. EXP. 200022 – 0371. PROFESOR: ING. HENRY LOZADA.
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSE DE SUCRE”
VICE-RECTORADO BARQUISIMETO
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA
LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS
Practica # 01
Ensayo Jominy
INTEGRANTES:
LUIS A DE LIMA. EXP:20022 – 0075.
ZOLANLLI RODRÍGUEZ. EXP: 20022 – 0262.
YORACO PEÑA. EXP. 200022 – 0371.
PROFESOR:
ING. HENRY LOZADA.
Barquisimeto, 10 de Julio del 2007.
INTRODUCCIÓN
El objetivo principal de esta practica es determinar la templabilidad de un acero
1045 y uno 4140, para esto se someterán ambas probetas a una temperatura de unos 837
ºC, para posteriormente colocarle un choro de agua en unos de sus extremos haciendo uso
de las normas que rigen este ensayo, luego se realizara las graficas de dureza en función de
la profundidad para cada acero, tales curvas se realizaran con los datos que se obtienen al
medir las durezas de las probetas (cada 1/16 pulgada desde la distancia del extremo
templado) luego de que se les realizara el ensayo, que posteriormente serán comparadas
con las microestructuras que se observaron al hacerles metalografía en las secciones
donde se observen cambios de dureza.
En esta práctica también veremos conceptos como templabilidad y dureza los
cuales tiende a confundirse con frecuencia y conviene diferenciarlas con claridad, por lo
que serán una de las principales definiciones que serán mostradas en el marco teórico de
esta practica. Otro concepto que será descrito es el de las bandas de templabilidad las cuales
me dan el rango donde deberían estar las curvas Jominy del acero.
MARCO TEÓRICO
Ensayo Jóminy:
Este ensayo fue descrito por primera vez por sus autores, W. E. Jominy y A.
L. Boegehold, publicado en 1938 y, estandarizado por la ASTM, la SAE y la AISI.
El ensayo Jominy es un procedimiento utilizado habitualmente para determinar la
templabilidad. En este ensayo, se mantienen controlados todos los factores que influyen en
el endurecimiento de la muestra, excepto la composición.
Este ensayo consiste en una probeta de 1 pulgada de diámetro y 4 pulgadas de
longitud que se calienta hasta una temperatura de austenizacion durante un tiempo
determinado para que el calor sea uniforme. Luego se saca del horno y se coloca
verticalmente sobre un sostén, mientras la cara inferior recibe un chorro de agua desde una
distancia fija y con un flujo y una temperatura específica y controlada. Así, la velocidad de
enfriamiento es máxima en el extremo inferior de la probeta y es más lenta a lo largo de la
probeta.
Luego de 10 minutos, se retira la probeta del sostén y a lo largo de su superficie se
mecanizan dos planos diametralmente opuestos; sobre los cuales se determinara la dureza
cada cierta distancia del extremo inferior. De esta manera, se traza una curva de
templabilidad, representando los valores de dureza en función de la distancia a la superficie
templada.
Dureza:
La dureza no es una propiedad fundamental de un material, sino que esta
relacionada con las propiedades elásticas y plásticas y su magnitud depende del tipo de
arreglo atómico que presente el material.
Templabilidad de un Acero:
La capacidad de un acero para formar una estructura tipo martensítica durante un
determinado temple depende de la composición química y está se relaciona con un
parámetro que se llama templabilidad. La templabilidad describe la aptitud de una aleación
para endurecerse por formación de martensita como consecuencia de un tratamiento
térmico. Por lo tanto la templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una
aleación específica puede endurecerse.
Severidad de Temple:
Es la capacidad que tiene el medio de temple de retirar calor de la probeta.
Curvas Jominy:
El estudio de las curvas Jominy facilita mucho el conocimiento de las
propiedades de los aceros después del temple. Las primeras conclusiones que se
sacan de estas observaciones son las siguientes:
1. La máxima dureza que se consigue en el temple de los aceros es función del
contenido en carbono y es la que se obtiene precisamente en el extremo de la
probeta enfriado por el agua. La dureza que se obtiene en el otro extremo
corresponde aproximadamente al estado normalizado
2. La presencia de elementos de aleación en los aceros, permite obtener
después del temple durezas elevadas aun empleándose bajas velocidades de
enfriamiento.
3. Pequeñas cantidades de elementos aleados convenientemente seleccionados,
ejercen una influencia más efectiva en la templabilidad que un gran
porcentaje de un solo elemento.
Al obtenerse en todas las curvas jominy de varios aceros de 0.40% de
carbono y diferentes elementos de aleación la misma dureza máxima
aproximadamente se comprende que esta depende principalmente del contenido de
carbono y que no se modifica sensiblemente por los elementos de aleación, en
cambio en las curvas jominy de diversos aceros con diferentes contenidos de
carbono y los mismos elementos de aleación, se observa que después del temple la
dureza aumenta notablemente a medida que hay mas porcentaje de carbono.
Bandas de templabilidad:
Debido al gran desarrollo adquirido por el ensayo Jominy, la SAE y AISI,
han establecido para la mayoría de los aceros aleados de construcci6n, curvas
máximas y mínimas de templabilidad que limitan unas zonas dentro de las cuales
deben de estar situadas las curvas Jominy de cada acero.
A los aceros que cumplen una determinada banda de templabilidad, se les ha
ampliado la designaci6n AISI o SAE normal, añadiéndole una letra H que señala
que el acero ha sido fabricado para cumplir con ciertas especificaciones de
templabilidad
Estas curvas se utilizan como especificaciones de recepci6n de numerosos
tipos de aceros, Y en muchos casos se están sustituyendo determinadas
especificaciones de composici6n química, por las bandas de templabilidad.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1) Se toman las dos probetas la de 1045 y la 4140 de 1plg. de diámetro y 4 plg. de largo, que ha sido estandarizada por la ASTM, la SAE y la AISI.
2) Se le enrosca una anillo a cada probeta en el extremo superior
3) Se calienta cada probeta a temperatura de austenización (860ºC) durante 55 minutos para asegurar un calentamiento uniforme.
4) Se saca del horno y se coloca en un sostén dispuesto en la maquina para el ensayo Jominy; esto debe hacerse en un tiempo máximo de 5 seg.
5) Se coloca la parte inferior en contacto directo con un chorro de agua a a temperatura ambiente, salida de un grifo de 12.5 mm de diámetro con una presión que alcance 65 mm de altura libre, la distancia entre el extremo inferior de la probeta y el grifo es de 12.5 mm. (ver fig. 1)
6) Se mantiene la muestra en contacto con el agua durante 15 minutos.
7) Se retira la probeta del sostén y se le quita la argolla.
8) Luego por mecanizado se elaboran dos superficies planas longitudinales y diametralmente opuestas sobre la superficie de la probeta, que tengan alrededor de 5mm de ancho.
9) Sobre una de las superficies se debe realizar el ensayo de dureza en la escala Rockwell C a intervalos de 1/16 pgl. (ver fig. 2)
10) Los resultados obtenidos se expresan gráficamente como una curva de dureza en función de la distancia. (ver fig. 2)
11) Cortar en secciones donde se obtiene el cambio de dureza, para luego aplicarle análisis metalográfico.
Figura 1
Figura 2
MATERIALES Y EQUIPOS
1 Probeta de acero SAE 1045.
1 Probeta de acero SAE 4140.
Horno eléctrico de resistencia.
Guantes de protección para elevadas temperaturas ( guantes de amianto).