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INTRODUCCIÓN

ACERO

Acero es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a

una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,1 y el 2,1% en

 peso de su composición, aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2%

y el 0,3%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se

 producen fundiciones que, en oposición al acero, son quebradizas y no es

 posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

 No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal relativamente duro y tenaz,

con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1.535 °C y punto de 

ebullición 2.740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA =

1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de susformas alotrópicas (excepto en la forma

de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se

logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos.

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición

de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora

sus propiedades físico-químicas.

Existen muchos tipos de acero en función del o los elementos aleantes que estén

 presentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a losaceros al carbono, 

en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en

menores concentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones

 particulares en función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que

 predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos

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tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros 

inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas

aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales,

razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que

además de ser los primeros fabricados y los más empleados,1 sirvieron de base para los

demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un

compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia»

ACERO LAMINADO

El acero que sale del alto horno de colada de la siderurgia es convertido en acero bruto

fundido en lingotes de gran peso y tamaño que posteriormente hay que laminarlo para

 poder convertir el acero en los múltiples tipos de perfiles comerciales que existen.

El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a

una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento

y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de

laminación. Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las

medidas adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias

muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a

fases de mecanizado para ajustar su tolerancia.

TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ACERO

El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad,

tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que

a su vez determinan las propiedades físicas del acero.

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Temple o recocido: consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor.

El temple reduce la dureza y resistencia, y aumenta la ductilidad y la tenacidad.

Histéresis: Es la pérdida de Energía en forma de calor en el proceso de carga y descarga

del acero. Cuando un material ferromagnético, sobre el cual ha estado actuando un

campo magnético, cesa la aplicación de éste, el material no anula completamente su

magnetismo, sino que permanece un cierto magnetismo residual.

OBJETIVOS

Obtener los esfuerzos y las deformaciones específicas verdaderas que sufre la

  probeta de acero, tomando en cuenta que el área transversal sufre

deformaciones.

Mediante la aplicación de una carga de tracción, obtener los esfuerzos de

tracción que puede soportar la barra de acero laminado en caliente antes de su

respectiva rotura.

Determinar el tipo de falla y la resistencia que tiene la varilla de acero al estar 

sometido a cargas de tracción.

Diferenciar las propiedades de la probeta de acero que fue modificada mediante

el proceso térmico de recocido.

Determinar si al realizar el proceso de recocido la varilla metálica recupera sus

 propiedades mecánicas.

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Determinar la propiedades mecánicas del material utilizado en el ensayo como

es el acero mediante los daos experimentales y realizar una comparación con los

datos encontrados en tablas.

Mediante los gráficos determinas cuales son los esfuerzos nominales y

verdaderos y ver su relación y cuáles son sus beneficios en el momento de

utilizar un tipo de acero en obras civiles.

MATERIALES

• Probetas de acero laminado en caliente ASTM estándar para ensayos de tracción. De

dimensiones

• 1 Probeta ( Lo = 50mm ,Ø = 10.4 mm ,  para cargas y descargas posteriormente el

recocido)

•

1 Probeta parcialmente laminada en frio( Lo = 50mm Ø = 10 mm )

EQUIPO A UTILIZARSE

1. Máquina Universal 30 Ton A = + 5 Kp

2. Calibrador o Vernier A = + 2 x 10-2 mm

3. Mordazas.

4. Deformímetro A = 25 x 10-4 mm

5. Compás de puntas secas A = + 0,1 %

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PROCEDIMIENTO

• Conectamos la máquina de 30 Ton a la energía eléctrica.

• Previo a cualquier proceso de carga, el cabezal inferior de la máquina deberá

elevarse por lo menos 2 cm. desde su posición más baja.

• Encerar la máquina con la escala de acuerdo al tipo de ensayo a realizarse.

• Con la ayuda del calibrador medimos el diámetro de la probeta de acero, así

 podremos calcular la sección resistente sobre la cual se aplicará la carga.

• Colocar el deformímetro correctamente en la probeta teniendo en cuenta una

longitud inicial de 50,8 mm y procedemos de esta manera a aplicar cargas de

tracción hasta llegar al punto de inestabilidad y luego se realiza el proceso de

descarga hasta 0.

• Retiramos la probeta y la recocemos con un soplete hasta que la probeta se

encuentre al rojo vivo y la dejamos enfriar lentamente a la temperatura normal.

• Luego que la probeta de acero está totalmente fría la volvemos a colocar en la

máquina universal, y comenzamos a aplicar la carga hasta que falle el material;

durante el proceso de carga tomamos lecturas de deformación con la ayuda del

deformímetro.

• Realizar los cálculos y tablas respectivas.

• Realizar los diagramas de esfuerzo vs deformación específica, en ella determinar 

el límite de fluencia para el material.

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TABLA Nº 1

ENSAYO: TRACCIÓN DEL ACERO CRAGA Y DESCARGA HASTA LLEGAR AL

PUNTO DE INESTABILIDAD

MATERIAL: Varilla de acero

DIMENSIONES:

Lo = 50mm

Ø = 10.4 mm 

ÁREA:

4

)4.10(

4

22 π π φ == A

 A = 84.95 mm2

1 2 3 4 5 6

No CARGA DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN ESFUERZODEF.

ESPECÍFICA

P l ∆l σ ε

(N) (mm 25 x 10-4

) (mm x 10^-3) (Mpa) (mm/mm x 10-3

)

1 0 0 0,000 0,000 0,000

2 5000 3 7,500 58,859 0,150

3 10000 5 12,500 117,718 0,250

4 15000 11 27,500 176,577 0,550

5 20000 15 37,500 235,436 0,750

6 25000 20 50,000 294,295 1,000

7 29727 100 250,000 349,941 5,000

8 29814 200 500,000 350,965 10,0009 30145 400 1000,000 354,861 20,000

10 33090 600 1500,000 389,529 30,000

11 34933 800 2000,000 411,225 40,000

12 0 780 1950,000 0,000 39,000

13 5000 782 1955,000 58,859 39,100

14 10000 785 1962,500 117,718 39,250

15 15000 791 1977,500 176,577 39,550

16 20000 796 1990,000 235,436 39,800

17 25000 805 2012,500 294,295 40,250

18 30000 830 2075,000 353,154 41,50019 35657 880 2200,000 419,748 44,000

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7/20

20 36221 980 2450,000 426,387 49,000

21 37558 1180 2950,000 442,126 59,000

22 38359 1380 3450,000 451,555 69,000

23 39142 1580 3950,000 460,772 79,000

24 39701 1780 4450,000 467,353 89,000

25 40270 1980 4950,000 474,051 99,000

26 0 970 2425,000 0,000 48,500

27 5000 972 2430,000 58,859 48,600

28 10000 978 2445,000 117,718 48,900

29 15000 984 2460,000 176,577 49,200

30 20000 991 2477,500 235,436 49,550

31 25000 998 2495,000 294,295 49,900

32 30000 1008 2520,000 353,154 50,400

33 35000 1020 2550,000 412,014 51,000

34 40233 1070 2675,000 473,615 53,500

Carga de maxima = 1070 N

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TABLA Nº 2

ENSAYO: TRACCIÓN DEL ACERO LAMINADO EN FRIO

DIMENSIONES:

Lo = 50mm

Ø = 10 mm 

ÁREA:

4

)10(

4

22 π π φ == A    A = 78.54 mm2

1 2 3 4 5 6

No CARGA DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN ESFUERZODEF.

ESPECÍFICA

P l ∆l σ ε

(N) (mm 25 x 10-4

) (mm x 10^-3) (Mpa) (mm/mm x 10-3

)

1 0 0 0,000 0,000 0,000

2 5000 1 2,500 63,662 0,050

3 10000 5 12,500 127,324 0,250

4 15000 12 30,000 190,986 0,600

5 20000 18 45,000 254,648 0,900

6 25000 24 60,000 318,310 1,200

7 30000 32 80,000 381,972 1,600

8 35000 41 102,500 445,634 2,050

9 40000 55 137,500 509,296 2,750

10 40121 100 250,000 510,836 5,000

11 40228 200 500,000 512,199 10,000

12 40697 400 1000,000 518,170 20,000

13 41056 600 1500,000 522,741 30,000

14 41308 800 2000,000 525,950 40,00015 41505 1000 2500,000 528,458 50,000

16 41603 1200 3000,000 529,706 60,000

17 41715 1400 3500,000 531,132 70,000

18 41748 1600 4000,000 531,552 80,000

19 41808 1800 4500,000 532,316 90,000

20 41911 2000 5000,000 533,627 100,000

21 41911 2200 5500,000 533,627 110,000

22 41911 2400 6000,000 533,627 120,000

23 22968 30% 15000,000 292,438 300,000

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TABLA Nº 3

ENSAYO: TRACCIÓN DEL ACERO RECOCIDO

DIMENSIONES:

Lo = 50mm

Ø = 9.8 mm 

ÁREA:

4

)8.9(

4

22π π φ 

== A

 A = 75.43 mm2

1 2 3 4 5 6

No CARGA DEFORMACIÓN DEFORMACIÓN ESFUERZODEF.

ESPECÍFICA

P l ∆l σ ε

(N) (mm 25 x 10-4

) (mm x 10^-3) (Mpa) (mm/mm x 10-3

)

1 0 0 0,000 0,000 0,000

2 5000 5 12,500 66,287 0,250

3 10000 9 22,500 132,574 0,4504 15000 16 40,000 198,861 0,800

5 20000 24 60,000 265,148 1,200

6 24796 100 250,000 328,730 5,000

7 25687 200 500,000 340,543 10,000

8 27709 300 750,000 367,349 15,000

9 29180 400 1000,000 386,851 20,000

10 30920 500 1250,000 409,918 25,000

11 32209 600 1500,000 427,007 30,000

12 33340 700 1750,000 442,001 35,000

13 34147 800 2000,000 452,700 40,000

14 34932 900 2250,000 463,107 45,000

15 35541 1000 2500,000 471,181 50,000

16 36179 1100 2750,000 479,639 55,000

17 36564 1200 3000,000 484,743 60,000

18 36900 1400 3500,000 489,198 70,000

19 37240 1600 4000,000 493,705 80,000

20 37541 1800 4500,000 497,696 90,000

21 37671 2000 5000,000 499,419 100,000

22 37932 2100 5250,000 502,879 105,000

23 38069 2200 5500,000 504,696 110,000

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10/20

24 38123 2300 5750,000 505,411 115,000

25 38201 2400 6000,000 506,445 120,000

26 38210 2500 6250,000 506,565 125,000

27 34263 2600 6500,000 454,238 130,000

28 30680 2700 6750,000 406,737 135,00029 29818 20% 10000,000 395,309 200,000

Carga de rotura = 29818 N

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GRAFICO N.-1

Histéresis

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GRAFICO N.-2

α

3 x 10^-3 7.01

510.12

510.12 Mpa

=

e = =  = 30 % dúctil

Escala: X - 3 cm : 50 mm/mm xY - 2.5 cm : 100 Mpa

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GRAFICO N.- 3

=

e = =  = 20%

Escala: X - 5.5 cm: 50 mm/mm xY - 2.5 cm: 100 Mpa

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FOTOGRAFÍAS DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO

FOTOGRAFÍAS DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO

1. PROBETA DE ACERO PARA CARGA Y DESCARGA

Antes del ensayo Después del ensayo

1. PROBETA DE ACERO PARA TRACCIÓN

 

Antes del ensayo Después del

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1. PROBETA DE ACERO LAMINADO EN CALIENTE: Recocido de la probeta de

acero

Antes del ensayo

Después del ensayo

Falla en forma de semi cráter 

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CONCLUSIONES

1. El objeto del tratamiento térmico denominado recocido es destruir sus estados

anormales de los metales y aleaciones. Así como ablandarlos para poder trabajarlos.

2. Mediante la carga y descarga al acero traccionado podemos obtener aceros

excelentes en resistencia pero muy débiles es decir frágiles.

3. El objeto del recocido es destruir los estados anormales de los metales y aleaciones.

4. El fin principal de los recocidos es ablandar el acero para poder trabajarlo mejor.

atendiendo a llegar a la temperatura máxima

5. Comparar los valores los gráficos de las deformaciones y esfuerzos específicos y

naturales. Obtener conclusiones para los tramos característicos de cada una de las

curvas.

6. Que mediante la carga y descarga a una probeta de acero provocamos que esta

 pierda ductibilidad y hace que gane resistencia ,se alinean en forma paralela ala

 barra de acero al hacer el recocido del acero hacemos que este gane su ductibilidad

sea maleable.7. Se debe calentar a la pieza de acero laminado en caliente hasta un punto conocido

como el “rojo vivo “, que es una tonalidad que adquiere el acero cuando alcanza una

alta temperatura; en esta etapa los cristales que conforman el acero se excitan, lo que

hace que nuevamente se ordenen aleatoriamente al enfriarse, de esta forma se

recuperan las características originales del acero laminado en caliente, como la

ductilidad.

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8. En la probeta recocida, se pudo observar que la capa oxidada se iba saliendo

mientras se deformaba.

RECOMENDACIONES

1. Realizar la presente practica con los aparatos necesario para el efecto con sus

debidas precauciones pues se debe tener cuidado pues manejamos un material muy

inflamable como es el gas y un soplete.

2.  No tocar el acero cuando aun está caliente pues nos podríamos ocasionar algún daño

 pues se lo ha recocido a temperaturas muy altas.

3. Poner atención ya darnos cuenta como es la coloración del acero en el proceso de

recocido y apreciar cómo se puede hacer para que un acero sea maleable y pueda

recuperar sus propiedades mecánicas.

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BIBLIOGRAFÍA

http://www.mitecnologico.com/Main/RecocidoTratamientoTermicoAcero

http://html. /tratamiento-termico-de-recocido.html

http://www.greenstone.org/greenstone3/nzdl;jsessionid=86218B79B49AA926C146478

EFF9E5120?

a=d&c=gtz&d=HASH014e32ed215adb38c797ca07&dt=hierarchy&p.a=b&p.s=Classifi

erBrowse

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CÁLCULOS TÍPICOS

TRACCIÓN EN ACERO RECOCIDO

Medidas

mm x x L

 N  P 

mm

mm Lo

4102524

20000

8,9

50

−=∆

=

=

=

φ 

1. ÁREA RESISTENTE

4

)5,9(

4

22 π π φ == A

 A = 75.430 mm2

2. ESFUERZO

2

3

430.75

1020

mm

 N  x

 A

 P 

=

=

σ  

σ  

σ = 265.146 Mpa

3. DEFORMACIÓN ESPECÍFICA

mm

mm x x

 Lo

 L

50

1025244−

=

∆=

ε  

ε  

ε = 1.2 x 10-3 mm / mm

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4. ELONGACIÓN

e = 20 % DÚCTIL

5. MÓDULO DE ELASTICIDAD

=