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TEMPLE (Agua y Aceite) OBJETIVOS Aumentar la dureza de la probeta SAE 1045 (mediante el temple en agua). Aumentar la dureza de la probeta SAE 1080 (mediante el temple en aceite). Observar la martensita en la microestructura. Comparar durezas. INTRODUCCION TEORICA 1. TEMPLE

El tratamiento de temple consiste en enfriar de manera controlada a la mayoría de las variantes de aceros aleados previamente calentados a temperaturas de entre 750 ºC y 1.300 ºC. Dependiendo del material base, la temperatura y tiempo de calentamiento, y severidad del enfriamiento se puede conseguir una amplia gama de durezas. Posterior al temple se realiza un tratamiento de revenido de tipo 1 a temperaturas de entre 200 ºC y 300 ºC con la finalidad de optimizar la tenacidad y reducir la fragilidad de las piezas.

El tratamiento de temple se divide en dos pasos:

1.1. Calentamiento controlado en temperatura (entre 750 ºC y 1.300 ºC dependiendo del material base), rampa de calentamiento y tiempo de mantenimiento a temperatura máxima. Ajustando estos tres puntos de control podemos conseguir las condiciones idóneas previo al temple disolviendo los elementos aleantes de manera correcta y obteniendo una estructura austenítica deseada. De esta manera aseguramos unos resultados finales óptimos, uniformes y repetibles.

1.2. Enfriamiento controlado de la zona a templar. Es muy importante controlar el medio de temple (agua, agua + polímero, aceite…), caudal, presión y la tipología de sistema de ducha utilizado. Con un correcto ajuste del temple se consigue la transición estructural de austenita a martensita, mejorando notablemente la dureza de la zona templada. Existe un tercer paso necesario asociado al temple en aceros con alto grado de fragilidad. Dureza y fragilidad son características directamente proporcionales por lo que hay que hacer

un tratamiento posterior para equilibrar ambas. Este tratamiento se conoce como recocido de eliminación de tensiones (revenido) y consiste en mantener las piezas a temperaturas ≤ 650 ºC durante un tiempo determinado. Gracias a este revenido se consigue reducir la fragilidad y ajustar la pieza a diferentes requisitos mecánicos dependiendo del tiempo de mantenimiento a temperatura. En casos excepcionales para potenciar al máximo la transformación de austenita a martensita, al temple le sigue un proceso sub‐cero previo al revenido.

La velocidad de enfriamiento ha de ser lo suficientemente rápida para impedir que se produzcan transformaciones de la austenita antes de alcanzar la temperatura crítica inferior (Ms). En esta velocidad influyen factores que dependen de la pieza (la temperatura de temple, el tamaño del grano de la austenita y la masa, forma y dimensiones de la pieza) y factores que dependen del medio de enfriamiento (volumen, temperatura, viscosidad, temperatura de ebullición, conductividad, calor específico, estado de reposo o movimiento, densidad, calor de vaporización, etc.). Medios de enfriamiento en el temple. El fluido ideal de temple será aquel que produzca una velocidad de enfriamiento superior a la crítica hasta temperaturas inferiores a las de transformación de la perlita y vainita, y más baja en el intervalo de la transformación martensítica. De esta forma se evitará la transformación de la austenita en los constituyentes más blandos y se conseguirá que se transforme con uniformidad en martensita, sin peligro a que se formen grietas y deformaciones. Algunos medios utilizados son: • En agua: el agua es el método mas utilizado para el enfriamiento de acero en el temple. El agua a temperatura inferior a 30ºC, tiene una severidad de temple baja si se deja la pieza en reposo pero si se agita o se le añaden sales esta severidad aumenta, llegando a conseguirse, uniendo ambos métodos, la máxima severidad. • En aceites minerales: se puede emplear para aceros ordinarios altos en carbono y de sección pequeña. También se emplea para aceros aleados, cuya velocidad crítica de temple sea baja y su sección puede ser grande, en este caso se reduce el peligro de grietas y deformaciones. Los aceiten deberán tener una volatilidad no muy elevada, temperatura de inflamación y de combustión lo más alta posible, gran resistencia a la oxidación y una viscosidad a temperatura ambiente entre 14,4 y 15,7 poise. Los mejores aceites para este uso son los derivados del petróleo. • En metales y sales fundidas: los metales fundidos como el mercurio o el plomo y ciertas sales se usan como refrigerantes por su comportamiento respecto a la severidad del temple que es similar a la del aceite pero por agitación se logra aumentar considerablemente. • En aire en calma a presión: se usa en aceros con bajas velocidades de temple. se enfrían las piezas por radiación, convención y conductividad por lo que desempeña un papel

importante el estado de la superficie de la pieza favoreciendo que la superficie sea negra y dificultando que sea brillante. Los defectos más comunes ocasionados en el temple son: • Oxidaciones y descarburaciones: se deben al calentamiento en atmósferas inadecuadas. • Exceso de fragilidad: por calentamiento a temperaturas excesivas que provocan el crecimiento del grano. • Falta de dureza: por calentamiento a temperatura demasiado baja, por descarburación superficial o por velocidades de enfriamiento superiores a la crítica. • Deformaciones: por calentamiento o enfriamiento desigual de las piezas o apoyos inadecuados en el proceso. •

Grietas y roturas: por desigual enfriamiento del núcleo y la periferia de la pieza.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Equipos y materiales. Probeta de acero SAE 1045 ( 1” x 4”) (temple en agua) Probeta de acero SAE 1080 ( 1” x 4”) (temple en aceite) Horno Caja de tratamientos térmicos Equipo metalografico de preparación de probetas Microscopio Balde con agua Balde con aceite Hielo Pinza, alicate, combo, guantes, lentes oscuros.

2.

Procedimiento.

a) Primeramente se prepara una capa de carbón mineral en la caja, se coloca las dos probetas en el interior de la caja de tratamientos, después rellenamos con carbón mineral; teniendo cuidado de que la probeta no tenga o con la superficie ni con la caja.

b) Introducimos la caja de tratamientos en el horno a la temperatura de austenización de 850 °C, esperamos por un tiempo de 45 min. c) Trascurrido el tiempo del tratamiento realizado, se saca la caja del horno y enseguida se procede a sacar las dos probetas e inmediatamente en un tiempo menor a 5 segundos se coloca en el balde con aceite la probeta SAE 1080 y la otra probeta SAE 1045 en el balde con agua (previamente ya diluida con el hielo y la sal) una vez enfriada las probetas se retira de los valdes, estos serán llevados al corte y posterior análisis metalografico y medición de la dureza.

SAE 1045

SAE 1080

d) Despues de haberla cortado en la cortadora con refrigerante pasamos a hacer el desbastado y pulido de las probetas en la pulidora para así poder obtener una superficie lisa y especular desde el lijar 100 hasta el 2500 que es el lijar mas fino, una vez lijadas las probetas procedemos al pulido de las mismas en un paño bañado en alumina para luego hacer el ataque químico . e) Una vez pulida las probetas llevamos al ataque químico en una luna de reloj sumergiéndola en el reactivo en el siguiente orden y tiempo. Ataque químico con acido nítrico (NITAL). -Primer ataque -Segundo ataque

10 seg. 3 seg.

Ataque químico con HCl y acido pícrico (PICRAL). -Primer ataque

20 seg.

-Segundo ataque

60 seg.

Una vez realizado el ataque químico procedemos a la observación de las estructuras en el microscopio, obteniendo las siguientes imágenes.

Temple en agua (SAE 1045) En el exterior

En el medio

Observamos a la martensita a 100x

Observamos perlita con ferrita a 200x

Temple en aceite (SAE 1080) En el exterior

En el medio

Observamos a la martensita a 100x Observamos parte clara perlita conparte oscura ferrita a 200x f) por ultimo hacemos el ensayo de dureza de las dos probetas y obtenemos los siguientes datos:

Hicimos el ensayo de la dureza desde el centro hasta el exterior de la probeta, la distancia entre cada punto es de 2 milímetros.

HCR Distancia ( del medio hacia el exterior) mm. ACERO SAE 1080 Templado en aceite. Templado en agua. 0 22.0

21.2

2 22.1

24.1

4 22.7

27.6

6 23.4

35.8

8 24.4

37.5

10 31.5

43.7

12 41.6

60.4

ACERO SAE 1045