2 Lab Metal. Fisica II-temple Aceros d3
2 Lab Metal. Fisica II-temple Aceros d3
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AISI D3
I. TITULO
TEMPLE DE LOS ACEROS AISI D3
II. OBJETIVOS
2.1. Obtener estructuras martensíticas en el acero (transformar la Austenita en
Martensita).
2.2. Conocer correctamente los mecanismos y medios de temple de acuerdo al tipo de
acero.
2.3. Observar la influencia de la temperatura de temple sobre la micro estructura y
características mecánicas de los aceros.
El temple de los aceros, es un tratamiento térmico que consiste en calentar el acero a una
temperatura de austenización adecuada (encima del punto superior Ac3) y luego enfriarlo
rápidamente en un medio liquido (agua, aceite) o gaseoso (aire forzado), como resultado
del temple se desarrolla estructuras martensíticas aceptables y propiedades mecánicas que
deban cumplir especificaciones mínimas luego del revenido.
Esta temperatura Ms resulta tanto más baja cuando él %C y elementos de aleación tenga
la austenita en solución sólida, todos los elementos disminuyen, aunque distintas medidas
la temperatura Ms (a excepción del Co y Al). Conocer la temperatura Ms de cada acero
tiene interés industrial; proporciona una orientación sobre su susceptibilidad a deformarse
y agrietarse por temple (más agrietable cuando menor es Ms).
Esta expresión permite calcular Ms con una aproximación de ± 2°C. Cuando la C.Q. del
acero: 0.1 a 0.55%C, %Ni<5, 0.1 a 0.35 %Si, %Cr<3.5, 0.3 a 0.7%Mn y %Mo<1.0 y
tamaño de grano ASTM 7
Dónde:
Ms: temperatura de inicio de transformación de la Martensita
T: temperatura final de enfriamiento (T<Ms)
Fig. 2.1 Transformación bajo enfriamiento continuo (acero eutectoide). Las temperaturas de
transformación y tiempos están desplazadas con respecto a las curvas de transformación isotérmica para
el mismo acero VEM, velocidad de enfriamiento mínima para producir 100’10 de martensita. VEP
máxima velocidad de enfriamiento para 100% perlita
El efecto del temple en las propiedades mecánicas del acero puede resumirse así:
o Disminuye el alargamiento, de la estricción y la resiliencia.
o Aumenta la carga de rotura por tracción, el límite elástico y la dureza.
2) Calentamiento
Primera fase del tratamiento térmico
La diferencia de temperatura que se originan en secciones variables de la pieza,
es el mayor problema.
La conductividad térmica del acero es pequeña a temperatura baja generando
tensiones térmicas.
Una regla práctica nos dice que el tiempo de calentamiento debe ser
aproximadamente de una hora por cada 25 mm. de espesor desde la temperatura
ambiente hasta la temperatura de austenizacion. Otra forma de calcular (t) se
mostró en la práctica: Nº 1, también depende de la forma de carga o de
empaquetamiento
3) Temperatura de Austenización
Para cada tipo de acero hay una temperatura austenización determinada
fundamentalmente por la composición química, sin embargo ha sido la
experimentación la que ha señalado el rango de temperatura hasta la cual debe de
calentarse el acero, la cual se escoge para que de la máxima dureza y al mismo
tiempo una estructura de grano fino, el tamaño de la pieza puede variar el tiempo
de sostenimiento, no varía la temperatura.
En general:
4) Tiempo de Sostenimiento
Se supone que toda la pieza debe estar a temperatura del horno (Autentico) se
empieza a contar el verdadero tiempo de sostenimiento necesario para preparar
la estructura adecuada.
El tiempo depende:
Del grado de disolución,
De los carbonos que se desee,
La cantidad de carburo es diferente para los distintos aceros,
El tiempo de permanencia depende del acero:
5) Modos de Enfriamiento
El acero se enfría para controlar la transformación de la austenita en
constituyentes deseados.
Micro estructura obtenida depende del diagrama TTT del acero la estructura
deseada es la martensita,
La velocidad de enfriamiento debe ser igual o superior a la critica de temple
(VEM)
La velocidad de enfriamiento para obtener una estructura matensítica
depende de la templabilidad del acero, del porcentaje y espesor de la pieza.
Mayor porcentaje de Martensita (en el estado templado) mejores
propiedades de fatiga y de impacto se obtendrán después del revenido
Dónde:
𝑀: Masa del Acero
𝐶𝑝 : Calor especifico del acero
Así:
𝑸𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒐 = 𝒎𝒍𝒊𝒒 𝑪𝒎 ∆𝑻 ………(2)
Como:
𝑴𝑪𝒑 (𝑻𝒇 − 𝑻𝒊 )
𝑽𝒍𝒊𝒒 =
𝜹𝒍𝒊𝒒 𝑪𝒎 ∆𝑻
Este es el volumen requerido del medio de temple para el enfriamiento rápido del acero.
3.2.ACERO AISI D3
Es un acero con alto contenido de carbón y cromo. Las piezas hechas con este acero
llegan a tener muy alta resistencia al desgaste u poco movimiento dimensional al
tratamiento térmico. Es muy usado en herramientas para trabajos en frío.
Los aceros de trabajo en frío listados bajo el símbolo D son todos caracterizados por su alto
contenido de carbón (1.5 a 2.35%) y un contenido nominal de cromo de 12.0%. Los tipos que
contienen molibdeno pueden ser endurecidos en aire.
Aplicaciones:
• Dados de Estirado
• Dados para Estampar
• Dados Formadores
• Dados de Acuñación
• Dados de Laminación
• Dados Ribeteadores
• Cuchillas
• Matrices de Embutido
• Dados para Cortar Lámina
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
En esta práctica se realizó el tratamiento térmico de Temple de las probetas del acero
AISI D3
Se prepara las muestras (probetas) del acero AISI D3 nivelándolas y preparándolas para
introducirlas al horno.
Se sacan los crisoles del horno e inmediatamente se enfría las probetas en agua,
hielo o aceite de acuerdo al medio especifico de cada probeta.
Dejamos enfriar por un tiempo prudencial y luego retiramos las probetas del
medio de temple
Medir la dureza y después encapsular, desbastar y pulir las probetas.
TABLA DE DUREZAS
ACERO TRATAMIENTO DUREZA (HRC)
AISI D3 Temple en hielo 62
AISI D3 Temple en aceite 59
FOTOMICROGRAFIAS
1. Acero AISI D3
(a)
Fotomicrografía N° 1: Microestructura del Acero AISI D3. Tratamiento Térmico: Temple en
Aceite. La microestructura consiste de martensita (oscuro), carburos de cromo en forma de
“bastoncitos alargados” (fondo blanco). Dureza: 59 HRC. Ataque químico: Nital 6% por 10
segundos. (a) 200 X.
(a)
(b)
Fotomicrografía N° 2: Microestructura del Acero D3. Tratamiento Térmico: Temple en Hielo.
La microestructura consiste de martensita (oscuro), plaquetas grandes de cementita, carburos
de hierro en forma esférica (negro), carburos de cromo en forma esférica (blanco), en las
fotomicrografías se pueden apreciar “fisuras” característico del Temple en Hielo.
Dureza: 62 HRC. Ataque químico: Nital 6% por 10 segundos. (a) 200 X (b) 500 X
VII. RECOMENDACIONES
Debemos vaciar con cuidado evitando que el crisol no debe sumergirte en agua para
evitar el choque térmico.
Si el acero es altamente aleado es recomendable austenizar a 1000 grados para obtener
todo Martensita y evitar problemas con la medición de dureza haciendo todo austenita
para que se convierta a la Martensita ya que los carburos de cromo a 900 sigue presente
en el acero
Para medir la dureza de los aceros se debe realizar un desbaste con el fin de dejar la
superficie uniforme.
VIII. CONCLUSIONES
IX. CUESTIONARIO
Los factores que influyen en la rapidez crítica de enfriamiento son el porcentaje de carbono y
los elementos aleantes que presenta el acero. Así a medida que él % de carbono aumenta, las
curvas del diagrama TTT se desplazan hacia la derecha. Entonces mayor será la duración de
enfriamiento, de igual manera los elementos aleantes producen el mismo efecto.
Temperatura = 900 °C
Variación de temperatura del agua = 5 °C
Calor especifico del hielo = 2090 J/(Kg.°C)
Densidad hielo = 0.92 gr/cm3
15.3𝑥432𝑥(900−25)
𝑉𝐴𝑔𝑢𝑎 = = 276cm3
1𝑥4186𝑥5
17.4𝑥432𝑥(900−25)
𝑉𝐻𝑖𝑒𝑙𝑜 = =684.13 cm3
0.92𝑥2090𝑥5
8.3𝑥432𝑥(900−25)
𝑉𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 = 407.26 cm3
0.92𝑥1674.7𝑥5
X. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Libros:
1. ACEROS LLADIO, S.A. “Tratamientos térmicos de herramientas de acero”. Ed. URMO, España.
1973.
2. AVENER SYDNEY. “Introducción a la metalurgia física” 2° Ed. Editorial Mc. GRAW HILL. 1987.
PáginasWeb:
- http://www.trateriber.es/pdf/Temple-Revenido.pdf
- https://www.ecured.cu/Tratamiento_t%C3%A9rmico