Informe Ensayo de jominy PDF

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.EVALUACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DE UN ACERO ATRAVÉS DEL ENSAYO DE JOMINYJAHILY ANDREA MORALES Fe-mail: [email protected] DAVID ALEJANDRO CARDENAS e-mail: [email protected] DUBAN QUIROGA VEGA e-mail: [email protected]: En el presente artículo, se abarcarán algu...

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Preparación de reportes de Informe de laboratorios

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EVALUACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS DE UN ACERO A TRAVÉS DEL ENSAYO DE JOMINY JAHILY ANDREA MORALES F e-mail: [email protected] DAVID ALEJANDRO CARDENAS e-mail: [email protected] DUBAN QUIROGA VEGA e-mail: [email protected]

RESUMEN: En el presente artículo, se abarcarán algunos conceptos relacionados con la mejora de las propiedades mecánicas de un acero a partir de la obtención de martensita con el proceso de templado. Para abrir paso a la parte experimental, se procede a hacer la toma y consignación de datos de dureza en dos tipos de probetas de acero con diferente composición química (Una de ellas aleada). Seguido a eso, se hacen análisis y comparaciones de la variación de dichas durezas para finalmente relacionar el comportamiento de estos datos con las mejoras que provocan las aleaciones frente al templado.

1. ¿Qué es severidad del temple? Severidad al temple se puede definir como la velocidad con que se enfría un temple. La cual se puede desarrollar por medio de varios medios, entre esos está el agua, el aceite y el aire.(2) 2. ¿Qué es el diámetro crítico y cuál es el valor ideal de este? El diámetro crítico se puede definir como el diámetro máximo que puede tener una Barra de acero (probeta) de características y material determinados, para que al templarla en un medio de capacidad de enfriamiento tenga en su núcleo un 50% de martensita. Además el valor de este diámetro es independiente del medio de enfriamiento y de las condiciones en que se realiza, pero cómo ideal se tiene que es de 1,58 in (1)

PALABRAS CLAVE:. Templabilidad ,dureza, acero,diámetro critico, austenización, martensita 1.

INTRODUCCIÓN

La dureza de un material es una característica muy importante a tener en cuenta, a la hora de trabajarlo. Controlar las propiedades mecánicas de un material que en este caso es el acero a través de determinados procesos es una ventaja inminente que se obtiene como ingenieros, por eso es importante tener presente los diferentes tipos de mecanismos de endurecimiento y cómo realizarlos. En el presente artículo se abarcará la manera de hacer uno de ellos, conocido como la templabilidad que se explica de una manera más práctica a través del ensayo de Jominy. 2

3. ¿Cuáles son las precauciones importantes a tener en cuenta para la realización exitosa del ensayo Jominy? Hay diferentes precauciones que ya han sido estandarizadas por la ASTM, la SAE, y la AISI y estas son:  La probeta debe tener 1in de diámetro y 4 in de largo.  La temperatura a la que se debe calentar la probeta es hasta la temperatura de austenización  La distancia del orificio, al fondo de la muestra debe ser la estandarizada.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizaron preguntas introductorias a la temática del ensayo de Jominy para proceder al análisis de datos obtenido en determinadas probetas.

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6. Tabulación de los valores de dureza Rockwell C para cada probeta.

La circulación del agua también debe ser estandarizada de tal manera que el material experimente la misma rapidez de enfriamiento en la superficie. Una vez culminado el proceso de sometimiento de la probeta con el agua, se limpian las superficies para quitar la capa de óxido formada con la finalidad de no alterar los datos. Las marcas en la probeta, deben ser a cierta distancia, las cuales también están estandarizadas. El método de dureza se debe escoger de manera adecuada dependiendo del tipo de probeta al que se le quiera hacer la medición.

Tabla 1, Promedio de datos de dureza de la cara 1 y 2 de un acero 4140. (El promedio de estos datos se realiza con la finalidad de confinar los datos obtenidos de la cara 1 y 2 como una sola dureza para poderlos comparar y analizar con el resto de probetas)

414O Distancia(In) Dureza HRC 0,06 61,35 0,13 60,4 0,19 58,35 0,25 60,25 0,31 57,8 0,38 58 0,44 54,15 0,50 51,35 0,75 49,7 0,88 47,85 1,00 39,05 1,13 40 1,25 38,95 1,38 38,2 1,50 36,05 1,75 32,85 2,00 35,35 2,25 35,9 2,50 35,2 2,75 34,2 3,00 31,65 3,50 30,65

4. ¿Por qué se deben mecanizar superficies planas opuestas en las probetas? Cuando un acero es austenizado y luego enfriado, generalmente presenta en su exterior una capa de óxido que es repuesta del material al trabajo térmico realizado. Esta capa de óxido puede generar distorsión en la consignación de datos, por eso es mejor removerla y dejar la probeta lo más lisa posible para evitar este tipo de inconveniente. (3)

5. Según la terminología del ensayo, ¿qué significa la notación J35 = 5? Tabla 2, Dureza con respecto a la distancia en una probeta 4140 y 1045

Esto se conoce como el número Jominy y el subíndice que lo acompaña es el numero obtenido de la dureza Rockwell C. El 5 en este caso significa la distancia a la cual se hace el ensayo que por lo general se divide por 16. En conclusión, este dato se lee como “El ensayo Jominy a una distancia 5/16 obtiene una dureza de 35 Rockwell C. (4)

Hardness,Rockwell C Distancia(In) 4140 0,13 56 0,25 55 0,38 52 0,50 51

2

1045 54 30 28 27

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48 46 43 40 38 34

24 23 19 15 15 13

Dureza HRC

0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00

70 60 50 40 30 20 10 0 0,00

1,00

4,00

FIGURA 2, dureza de acero 4140 con respecto al promedio de las distancias tomadas en ambas caras

4140 1045 4140 pro

2,00

Dureza HRC

Hardness(HRC)

3,00

Distancia (in)

3 RESULTADOS

70 60 50 40 30 20 10 0 0,00

2,00

4,00

Distancia(In) FIGURA 1, Curvas de endurecimiento de todas las muestras

60 50 40 30 20 10 0 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Distancia (in)

Las tres curvas presentan en común casi el mismo contenido de carbono y al principio un nivel máximo de dureza, pero a medida que se van haciendo las mediciones a lo largo de la probeta, hay un decrecimiento en ellas. Se puede observar que una decrece más rápido que la otra siendo esta la que obtiene el mínimo de dureza. En algunos de los datos de las gráficas, se presentan saltos de dureza o variaciones leves que no son los resultados que se esperan como comportamiento final, por eso se procede a tenerlos en cuenta como errores en la medición, por ende, a eliminarlos para que el análisis de estos sea más preciso.

Dureza HRC

FIGURA 3, dureza de un acero 4140 con respecto a 10 diferentes distancias tomadas

60 50 40 30 20 10 0 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Distancia (in) FIGURA 4, dureza de un acero 1045 con respecto a 10 diferentes distancias tomadas

Los aceros a comparar son el 1045 y el 4140. Como se dijo previamente ambos aceros cuentan con el mismo contenido de carbono y difieren con el tipo de aleaciones que presentan. Por ejemplo, el acero 4140 tiene como contenido una baja aleación entre Cromo Molibdeno. Se aprecia en ambas gráficas que el acero 4140 se mantiene de manera más estable o 3

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su descenso no es de manera abrupta como el acero 1040 y esto se debe a la aleación presente.

como externos tales como el mejoramiento de las propiedades mecánicas y físicas reflejadas en la precipitación de una segunda fase (endurecedora) o la mejora de la resistencia a la corrosión.

9. ¿Cómo se comparan las curvas de endurecimiento con las que se muestran en la Figura siguiente? Proponer posibles explicaciones para cualquier discrepancia.

Aunque haya aumento de Carbono en las demás muestras y siempre y cuando no estén aleadas, su curva de dureza sigue presentando un comportamiento de descenso igual. Esto quiere decir que la templabilidad no está muy relacionada con el contenido de carbono.

10. Bono Tabla 3

acero 4140 radio (in) dureza HRC 1 56 0,5 51 0,25 48 0 46

FIGURA 5 curva de dureza teórica de diferentes tipos de aceros

Las curvas de la figura 5 a comparación de las obtenidas con los datos tomados, presentan comportamientos similares. Las aleaciones no decrecen de manera abrupta. Aunque haya probetas que tengan mayor contenido de carbono, que las probetas aleadas, siguen sin superar los niveles de dureza que las aleaciones alcanzan.

4

Tabla 4

acero 1045 radio (in) dureza HRC 1 54 0,5 27 0,25 24 0 23

DISCUSION

Con los resultados previos, se puede concluir que la probeta de acero que presentaba en su composición química una aleación es la que mayor dureza sostuvo ante el templado. Esto quiere decir que en el acero aleado la producción de martensita es mucho más sencilla, y eso explica su alto nivel de dureza a la hora de realizar esta prueba. Este comportamiento es producto de la aleación, ya que teóricamente se sabe que las aleaciones de acero con otros elementos son comúnmente utilizadas en la industria para mejorar la templabilidad. Las aleaciones no solo aumentan la templabilidad, sino generan otro tipo de comportamientos tanto internos

60

Dureza HRC

50 40 30 20

acero 4140

10

acero 1045

0 -1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

RADIO DE LA PROBETA FIGURA 6, Perfil de dureza radial de un acero 4140 y 1045

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REFERENCIAS

1. https://www.studocu.com/es/document/ universidad-politecnica-demadrid/materiales-metalicosi/apuntes/templabilidad-deaceros/1399202/view 2. http://cienciaymateriales.blogspot.com/ 2013/04/52-que-entiende-porseveridad-de-temple.html 3. https://www.slideshare.net/RakeshSing h125/f46b-hardenability 4. https://www.ccctc.k12.oh.us/Download s/Jominy%20Testing%20Instructions.p df

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