20
Laboratorio de tratamientos térmicos LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS RECOCIDO Y NORMALIZADO ELKIN JAVIER ESPINOSA GARCIA 2080611 KATHERYNNE SIERRA HERRERA 2082260 PRESENTADO A: EDGAR FARFAN

Recocido y Normalizado

Embed Size (px)

Citation preview

Laboratorio de tratamientos trmicos

LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS RECOCIDO Y NORMALIZADO

ELKIN JAVIER ESPINOSA GARCIA 2080611 KATHERYNNE SIERRA HERRERA 2082260

PRESENTADO A: EDGAR FARFAN

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUMICAS ESCUELA DE INGENIERIA METALRGICA Y CIENCIA DE MATERIALES Bucaramanga, febrero 13 2012

Laboratorio de tratamientos trmicosINTRODUCCIN El recocido consiste en el calentamiento del acero a una temperatura adecuada seguido de un enfriamiento lento en el interior del horno, este tratamiento trmico se aplica a las piezas forjadas, chapas o alambres trabajados en frio y a piezas moldeadas por fusin. Su propsito es: Eliminar tensiones internas, producidas por algn tratamiento previo, ablandar el acero para conseguir ciertas especificaciones mecnicas o facilitar el mecanizado, disminuir el tamao de grano o conseguir una determinada microestructura. Existen varias clases de recocido, los diferentes recocidos que se emplean en la industria se pueden son tres: recocidos con austenizacin completa, recocidos subcrticos y recocidos con austenizacin incompleta. Recocidos de austenizacin completa En este caso el calentamiento se hace a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior y luego el material se enfra muy lentamente. Sirve para ablandar el acero y regenerar su estructura. Recocidos subcrticos El calentamiento se hace por debajo de la temperatura critica inferior A1, no teniendo tanta importancia como en el recocido de austenizacin completa la velocidad de enfriamiento, pudiendo incluso enfriarse el acero al aire sin que se endurezca. Por medio de este tratamiento se eliminan las tensiones del material y se aumenta su ductilidad. Se pueden distinguir tres clases de recocidos subcrticos: a) de ablandamiento, b) contra acritud y c) globular. A continuacin se presentan cada uno de ellos. Recocido de ablandamiento Se ablanda el acero por un procedimiento rpido y econmico, no se suelen tener las mejores durezas, pero son suficientes para mecanizar perfectamente los materiales. Consiste en calentar el acero hasta una temperatura, que siendo inferior a la crtica Ac1 sea lo ms elevada posible y enfriar luego al aire. Recocido contra acritud Se efecta a temperaturas de 550C a 650C, y tiene como propsito aumentar la ductilidad de los aceros de poco contenido de carbono estirados en frio. El enfriamiento suele hacer al aire. Recocido subcrtico globular Consiste en someter un acero a un calentamiento a temperaturas inferiores pero muy prximas a la crtica Ac1 pudiendo luego enfriarse el acero al aire. Su propsito es obtener en los aceros al carbono y de baja aleacin una estructura globular de muy baja dureza. Recocidos de austenizacin incompleta Son tratamientos que se realizan a los aceros al carbono o aleados, de ms de 0.50% de carbono, para ablandarlos y mejorar su maquinabilidad. Consiste en calentamientos prolongados a temperaturas intermedias entre la crtica superior y la inferior, seguidos siempre de un enfriamiento lento. El fin de estos recocidos es obtener la menor dureza posible y una estructura microscpica favorable para el mecanizado de las piezas. Normalizado Este tratamiento consiste en un calentamiento a temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior, seguido de un enfriamiento en aire tranquilo. Se aplica para piezas que han sufrido trabajos en caliente, trabajos en frio, enfriamientos irregulares o sobrecalentamientos, y tambin sirve para destruir los efectos de un tratamiento anterior defectuoso. Por medio de este tratamiento se eliminan tensiones internas y se uniformiza el tamao de grano del acero.

Laboratorio de tratamientos trmicosOBJETIVO GENERAL Mostrar la realizacin y los efectos de los tratamientos trmicos de recocido y normalizado y la diferencia entre los dos.

OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar los microconstituyentes presentes en el acero AISI-SAE 1060 despus de ser sometido a un tratamiento trmico de recocido y de normalizado. Analizar las diferencias existentes las probetas del acero SAE/AISI 1060 sometidas a recocido y a normalizado. Explicar el cambio microestructurales que sufre el acero AISI-SAE 1060 ante un enfriamiento al aire y dentro del horno. Analizar como son afectadas las propiedades mecnicas del acero SAE/AISI 1060 luego ser sometidas ha recocido y normalizado.

EQUIPO Y MATERIALES UTILIZADOS

Hornos elctrico tipo mufla

Microscopio ptico.

Lija desde el #180 hasta el #600 y respectivos paos.

Durmetro Wilson.

Laboratorio de tratamientos trmicosMateriales 7 probetas de ACERO SAE/AISI 1060. Horno pequeo (mufla). Equipo de seguridad (pechera, guantes, careta). Medios de enfriamiento: Aire y dentro del horno. Equipo para preparacin de muestras metlicas. Reactivo para el ataque qumico (Nital). Microscopio ptico. Durmetro.

PROCEDIMIENTO

Preparamos 7 probetas de acero AISI/SAE 1060

Tuvimos

Introdujimos 3 probetas

Introdujimos 3 probetas

1 Probeta de referencia.

Horno (mufla) a temperatura de 600 C, 750C y 950C

Horno (mufla) a temperatura de 600 C, 750C y 800C

Normalizado Enfriamos al aire

Recicido Enfriamos en el horno

Para cada probeta

Realizamos anlisis metalografico (Norma ASTM E3).

Hicimos prueba de dureza HRC (Norma ASTM E18).

Anlisis y discusin de resultados.

Laboratorio de tratamientos trmicos

RESULTADOS 1. DUREZA En la siguiente tabla de datos se resumen los valores de dureza (HRC) de las probetas enfriadas en diferentes tipos de enfriamiento, para el acero SAE/AISI 1060. TEMPERATURA Estndar 600C Normalizado 750C Normalizado 950C Normalizado 600C Recocido 750C Recocido 950C Recocido 2. METALOGRAFIA PROBETA N1: Referencia DUREZA 1 [HRA] 57,0 49,0 52,5 57,0 48,0 48,5 54,0 DUREZA 2 [HRA] 56,0 50,0 53,0 60,0 50,5 48,5 54,0 DUREZA 3 [HRA] 56,5 49,0 52,5 59,0 50,5 47,5 54,5 DUREZA PROMEDIO 56,5 49,5 53,0 59,0 50,0 48,0 54,0

Fig. 1 Micrografa tomada a 500x

Fig. 2 Micrografa tomada a 1000x

Fig. 3 Micrografa tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos trmicosPROBETA N2: Normalizado a 600C

-

Fig. 4 Micrografa tomada a 500x

Fig. 5 Micrografa tomada a 1000x

Fig. 6 Micrografa tomada a 2000x

-

PROBETA N3: Normalizado a 750C

Fig. 7 Micrografa tomada a 500x

Fig. 8 Micrografa tomada a 1000x

Laboratorio de tratamientos trmicos

Fig. 9 Micrografa tomada a 2000x

-

PROBETA N4: Normalizado a 950C

Fig. 10 Micrografa tomada a 500x

Fig. 11 Micrografa tomada a 1000x

-

PROBETA N5: Recocido a 600C

Fig. 12 Micrografa tomada a 500x

Fig. 13 Micrografa tomada a 1000x

Laboratorio de tratamientos trmicos

Fig. 14 Micrografa tomada a 2000x

-

PROBETA N6: Recocido a 750C

Fig. 15 Micrografa tomada a 500x

Fig. 16 Micrografa tomada a 1000x

Fig. 17 Micrografa tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos trmicosPROBETA N7: Recocido a 950C

Fig. 18 Micrografa tomada a 500x

Fig. 19 Micrografa tomada a 1000x

Fig. 20 Micrografa tomada a 2000x

Laboratorio de tratamientos trmicosANALISIS DE RESULTADOS

ANALISIS METALOOGRAFICO: PROBETA N1: ESTANDAR

Inclusiones no metlicas u xidos

Ferrita ()

Perlita (Ferrita + Cementita)

Composicin: C: 0.55 0.65, Mn: 0.60-0.90, P mx.: 0.040, S mx.: 0.050, Si: 0.20-0.40

Este es un acero con un porcentaje aproximado de 0.6 % de carbono, en su microestructura es visible y est indicado cada uno de los microconstituyentes que componen la microestructura, este acero este compuesto por ferrita, perlita, y al parecer tiene unos granos algo oscuros de los cuales con mi criterio pensara que se trataran que son inclusiones no metlicas o tal vez xidos.

Laboratorio de tratamientos trmicosPROBETA N2: ACERO SAE/AISI 1060 NORMALIZADO A 600C Es evidente observando la micrografa estndar y la micrografa del acero sometida a normalizado, que estas tienen sus diferencias de grano, a travs de la observacin pude ver que los granos en la microestructura normalizada a 600C tiene granos de mayor tamao los cuales por su color podra decir que son de ferrita, estos granos son el resultado de subir la temperatura a una temperatura superior a la de recristalizacion y haberse dejado a temperatura ambiente, dando lugar a que lo granos crezcan haciendo a su vez que las propiedades mecnicas (dureza) disminuyan por que tienen granos ms grandes.

PROBETA N3: NORMALIZADO A 750C Analizando la micrografa de la probeta normalizada a 750C y comparndola con la probeta estndar, fue evidente que el crecimiento de los granos es bastante apreciable, se ve que la formacin de ferriita aumento sustancialmente a diferencia de la probeta normalizada a esta temperatura. A dems todo esto se puedo constatar comparando cada uno de los valores de dureza obtenidos, ya que en las pruebas de dureza la probeta normalizada tuvo un valor inferior de dureza a diferencia de la probeta estndar, esto comprueba que al dejarse la probeta despus de esa temperatura de recristalizacion y dejarla a temperatura ambiente, lo granos van a crecer dando lugar a que la probeta pierda dureza, debido a que los granos grandes y la gran cantidad de ferrita dan lugar a que el material se deje ms fcilmente ser penetrado por qu no presenta muchos obstculos, caso contrario ocurre cuando los granos son pequeos, aun que cabe aclarar que en este caso de normalizado los granos van a ser inferiores a los granos del normalizado anterior a 600C.

PROBETA N4: NORMALIZADO A 950C Analizando las micrografas del normalizado a 950C, es evidente que esta es bastante diferente a comparacin de la probeta estndar, debido a que esta microestructura tiene mayor formacin de perlita, y a dems los granos de ferrita han disminuido de tamao, todo esto se constata con la prueba de dureza ya que en este caso del normalizado a tal temperatura nos da como resultado un acero ms duro. Como sabemos la perlita tiene mejores propiedades de dureza que la ferrita.

Laboratorio de tratamientos trmicosPROBETA N5: RECOCIDO A 600C Analizando las micrografas de recocido a 600C y comparndolas con las micrografas estndar, es evidente como la cantidad de ferrita forma crece y como el rea de esta es ms extensa que el rea de la ferrita en la probeta estndar, se puede ver al analizar las graficas que en esta probeta alcanza a haber difusin de los tomos, debido a que el tiempo de enfriamiento es bastante prolongado, dando lugar a que se forme mayor cantidad de ferrita, el microocontituyente con ms bajas propiedades de dureza, el componente mas dctil. PROBETA N6: RECOCIDO A 750C En esta micrografia es bastante evidente la formacin de ferrita, se ve claramente el aumento de la cantidad de ferrita en la micrografa, y esto da como resultado una menor dureza, se puede ver en los resultados de dureza que esta probeta fue la que obtuvo menor dureza a diferencia de los otros tipos de enfriamiento, debido a la cantidad de ferrita, se saba que el recocido era un procedimiento de enfriamiento bastante lento, dando lugar a que se forme mayor cantidad de ferrita que en el normalizado ya que en el enfriamiento en el horno es bastante lento, dando lugar a que ocurra el fenmeno de difusin y as a su vez se forma bastante ferrita, dndole a la piezas propiedades bajas de dureza y a dems luego de la cristalizacin da lugar a formar granos de ferriita mas grandes a diferencia de la probeta estndar.

PROBETA N7: RECOCIDO A 959C

En esta micrografa se puede ver muy bien la formacin de los microconstituyentes( ferrita y perlita) y los tamaos de granos, se hace bastante evidente el crecimiento de los granos formados por ferrita, en la micrografa se ven que los granos blancos, es decir lo granos de ferrita que han crecido, todo esto se comprueba con la prueba de dureza la cual nos da un resultado menor de dureza para la prueba de recocido a 950C a diferencia de la probeta estndar, en la cual se obtiene un dato de mayor dureza, con esta micrografa y sus resultados de dureza se ve cmo influye el tiempo de enfriamiento, el medio y como estas variables influyen en la formacin de ferrita y perlita, dando lugar a obtener propiedades mecnicas diferentes en las piezas sometidas a recocido.

Laboratorio de tratamientos trmicos

ANALISIS DE DUREZA:

ACERO SAE/AISI 106070 60 50 Dureza [HRC] 40 30 20 10 0 Estandar 600C normalizado 750C normalizado 950C 600C recocido 750C recocido 950C recocido normalizado

Tipo de enfriamiento con su respectiva temperatura

FIGURA 21: Grafica comparativa de los diferentes tipos de enfriamiento a diferentes temperaturas con sus durezas respectivamente obtenidas experimentalmente. Analizando la grafica que se obtuvo al expresar los datos obtenidos en la prctica, se pudo verificar y constatar lo que la teora y la microestructura nos indicaba. Es evidente como al aplicar cada uno de los tratamientos trmicos, tales como el recocido y normalizado, la dureza va a cambiar al igual que su microestructura, estos datos nos muestra como al aplicar cada uno de estos tratamientos las tensiones de la probeta estndar van a disminuir, dando lugar a que por ultimo obtengamos durezas inferiores a la que se tena inicialmente en la probeta estndar. Tambin, al comparar las durezas obtenidas en los dos tipos de enfriamiento (recocido y normalizado) se pudo verificar las parte terica, segn la cual las piezas despus de estar por encima de una temperatura de recristalizacion se dejan en el horno tal como es el caso de recocido, o se deja al aire libre tal como es el caso del normalizado, vas a obtenerse durezas diferentes, en el caso del recocido se van a obtener indicadores de dureza inferiores a las probetas enfriadas en el aire, debido a que el tiempo de enfriamiento es menor, ya que cuando se aplica el

Laboratorio de tratamientos trmicoscalentamiento, la probeta se deja en el horno hasta que se enfre, caso diferente ocurre en el normalizado, ya que la probeta al estar a expuesta a una temperatura ambiente, el aire circundante va a absolver mas la energa dando lugar a que la probeta pierda ms rpido el calor en el normalizado que en el recocido.

Adems, se puede tambin hacer un anlisis comparativo entre los mismos tipos de enfriamiento, pero con probetas que fueron calentadas a temperaturas diferentes, tales como 600, 750 y 950 C, se puede ver a travs de la grafica 21, que las probetas enfriadas a mayor tempera aumentaron de dureza, es decir se acercaron mas sus valores de dureza a los de la probeta estndar. La teria que nos indica que: al aumentar la temperatura de recristalizacion, necesita menos tiempo para completar la cristalizacin, esto ocurri tomando como ejemplo el recocido a 600C y el recocido a 950C, en tal caso se puede ver que la dureza en el recocido a 950C es mayor debido a que esta probeta fue llevada a tal tempera, dando lugar a que esta recristalice ms rpido, lo cual conlleva a que lo granos crezcan y queden de un tamao superior al tamao de la probeta recocida a 600C, en este caso la probeta al recristalizar ms despacio, alcanza a obtener granos de mayor tamao dando a lugar a que en los resultados de dureza sean inferiores a los otros normalizado a temperaturas mayores.

Laboratorio de tratamientos trmicos

CONCLUSIONES A travs de la practica y su respectivo anlisis metalografico se pudo llegar a la conclusin de que la tempera antes de ser enfriada la pieza es una variable bastante importante a tener en cuenta cuando se quieren lograr determinadas propiedades mecnicas del acero. Se pudo ver que con el normalizado se consiguen mejores propiedades mecnicas en este acero a diferencia del recocido, debido a que el tiempo de recocido es bastante prolongado dando lugar a que alcancen a difundir los tomos y que por ende se obtengan propiedades menores de dureza que en el normalizado. Se puede llegar a la conclusin de que dependiendo del tipo de enfriamiento van a hacer variar el tamao de grano, dando lugar a obtener un tamao menor o mayor en el tamao de grano dependiendo de la temperatura a la cual fue llevada la pieza antes de ser enfriada al aire o dentro del horno y por ende obtienen propiedades de dureza diferentes. En el caso del recocido a 950C el tamao de grano aumenta sustancialmente a diferencia del recocido a 600C. Tambin se puedo evidenciar con las experiencias que las tensiones internas de las piezas disminuyeron al ser aplicados estos tratamientos trmicos, todo esto fue evidente analizando la micrografa y los resultados de dureza.

Laboratorio de tratamientos trmicos

BIBLIOGRAFIA