Practica 1 Acero AISI 1045 Recocido Con Austenización Completa

LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS

RECOCIDO CON AUSTENIZACIN COMPLETA ACERO AISI 1045

CALDERN OROZCO KENNY ANDREA 201220213

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE METALURGA

TUNJA 2015

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1. MICROGRAFIAS TOMADAS

1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO

Las micrografas muestran zonas muy oscuras delineadas suavemente por

una pelcula de una fase clara, se observan granos redondos y bien

formados.

Las micrografas muestran de manera muy eficiente la formacin de los

granos; en especial, en la micrografa de 500X se aprecia de manera muy

clara y precisa el delineamiento de la zona oscura por la pelcula fina de la

zona clara.

Micrografa N 1: Seccin Longitudinal

de acero 1045 a 100X

Tomada por: Autor


de acero 1045 a 500 Tomada por:

Autor

Micrografa N 3: Seccin Transversal


Tomada por: Autor



Tomada por: Autor

3

1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN COMPLETA

Las micrografas muestran zonas oscuras y claras, se observan granos

grandes. En comparacin con las micrografas tomadas del acero sin

tratamiento se encuentran granos muy separados por la fase clara.

Se observa la separacin de grano ms notable que sin el tratamiento; lo

cual quiere decir que tiende a observarse con ms facilidad los lmites de

grano (zonas oscuras y claras).


de acero 1045 recocido con

austenizacin completa a 100X

Tomada por: Autor




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2. TAMAO DE GRANO

2.1. TRANSVERSAL

ANTES DEL TRATAMIENTO DESPUES DEL TRATAMIENTO

NUMERO DE TRAMAO DE

GRANO: 6 NUMERO DE TAMAO DE

GRANO: 5

2.1.1. CALCULOS SECCIN TRANSVERSAL

2.1.1.1. ACERO AISI 1045

Gracias a la delineacin clara que se genera alrededor de la zona

oscura, es sencillo determinar el nmero de grano al cual pertenece el

acero 1045 sin tratamiento trmico utilizando la micrografa N 3 y por

mtodo de comparacin, tiene un nmero de grano 6. (Como lo

muestra la figura N 1).

Es decir, de acuerdo con la tabla 4 de la norma ASTM E112, el

dimetro de grano promedio es de 0.0449mm, caracterstico de un

material duro.

Micrografa N 3: Seccin Transversal de

acero 1045 a 100X

Tomada por: Autor




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5

Figura N 1: Tamao de grano corte transversal acero 1045 sin tratamiento

por mtodo de comparacin

2.1.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN

COMPLETA

Para determinar el nmero de tamao de grano para el acero

1045 recocido con austenizacin; se utiliz la micrografa N 7 y

el mtodo de comparacin, segn lo muestra la figura N 2.

El material estudiado tiene un nmero de tamao de grano N 5 y

segn la tabla N 4 de la norma ASTM E112 el dimetro de grano

promedio es 0.0635 mm. Su dureza ser menor que el acero sin

el tratamiento.

6

Figura N 2: Tamao de grano corte transversal acero 1045 recocido con

austenizacin completa por mtodo de comparacin

2.1.2. ANALISIS DE RESULTADOS

Al comparar las dos micrografas utilizadas para la determinacin del

nmero de tamao de grano; se pudo observar que hubo un

crecimiento de grano en el acero que fue sometido al tratamiento, ya

que el nmero de grano del acero sin tratamiento fue de 6 y del acero

recocido fue de 5.

Cabe resaltar que este fue un resultado exitoso ya que con el recocido

se desea recuperar el tamao de grano original, eliminar tensiones, y

homogenizar el grano. Tambin este tratamiento se utiliza para

ablandar el material y se dice que, el tamao de grano es

inversamente proporcional a la dureza; ya que un material es ms duro

entre el tamao de grano sea ms fino.

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2.2. LONGITUDINAL


NUMERO DE TRAMAO DE GRANO: 6

NUMERO DE TAMAO DE GRANO: 5

2.2.1. CALCULOS SECCIN LONGITUDINAL

2.2.1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO TERMICO


1045 sin tratamiento; se utiliz la micrografa N1 y el mtodo de

comparacin, segn lo muestra la figura N 3.



promedio es 0.0449mm. Teniendo como resultado el mismo

tamao de grano que con el corte transversal.



Tomada por: Autor




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8

Figura N 3: Tamao de grano corte longitudinal acero 1045 sin tratamiento por mtodo de

comparacin

2.2.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN

COMPLETA


1045 recocido con austenizacin; se utiliz la micrografa N 5 y el

mtodo de comparacin, segn lo muestra la figura N 4.



promedio es 0.0635 mm. Su dureza ser menor que el acero sin el

tratamiento; cabe resaltar que al ser longitudinal se puede

observar el estiramiento de los granos por la deformacin a la que

fue sometida.

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Figura N 4: Tamao de grano corte longitudinal acero 1045 recocido con austenizacin

completa por mtodo de comparacin


Al comparar las 2 micrografas longitudinales se pudo observar la

separacin y alargamiento de granos producto de las deformaciones al

cual fue sometido; se observ que la micrografa del acero 1045

recocido con austenizacin completa los granos se encuentran

unidireccionales u homogneos, adems se encuentran ms

separados por la fase clara

Se puede observar en la micrografa de acero 1045 sin tratamiento los

granos no son unidireccionales; adems de que el tamao de grano es

menor teniendo este una mayor dureza que el acero 1045 recocido con

austenizacin completa; ya que la dureza es inversamente

proporcional al tamao de grano.

Por ltimo el tamao de grano de ambas micrografas comparadas con

las transversales resulto ser el mismo.

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3. FASES PRESENTES

3.1. CALCULOS

3.1.1. ACERO AISI 1045 SIN TRATAMIENTO1

1 Tomado de: ASM Metals Handbook Volume 09. Metallography And Microstruct. Carbon and Alloy Steels.

Figura 130. Pg. 327.




Autor




Tomada por: Autor



Autor

Mismo acero de la figura 130 a 500X

atacado con picral. La estructura es

perlita (gris) con una red o lmite de

grano de ferrita (blanco) y un par de

placas de ferrita.1

Ferrita

Ferrita Perlitica

Perlita

Perlita

Ferrita

11

El acero 1045 cuenta dentro de su microestructura con ferrita y

perlita. La ferrita es la zona luz o zona clara y la perlita la zona

oscura. En esta microestructura contamos con una fase nueva, la

ferrita perlitica; es difcil de visualizar porque se presenta como

agujas finas y delgadas dentro de la perlita, formando una estructura

parecida a una huella digital, y es posible presenciarla slo a

aumentos grandes.

3.1.2. ACERO AISI 1045 RECOCIDO CON AUSTENIZACIN

COMPLETA2

El acero 1045 con recocido cuenta dentro de su microestructura con

ferrita y perlita. La ferrita es la zona luz o zona clara y la perlita la

zona oscura. Los granos de austenita se convierten en perlita al

enfriarse como se puede observar en la micrografa.

2 Tomado de: ASM Metals Handbook Volume 09. Microstructures of Carbon and Low-Alloy Steel Castings.

Figura N 19. Pag 419

Figura N 19: Acero 1045 recocido con

austenizacin a 900 C por 5 h y

enfriado dentro del horno durante 10 h

a temperatura ambiente. La estructura

consiste de bloques de ferrita y ferrita

en los lmites de grano que antes eran

de austenita y ahora son una matriz de

perlita (zona oscura). Atacada con 5%

nital; a 100




Tomada por: Autor

12

3.2. ANALISIS DE RESULTADOS

Al comparar las fases que se encuentran en las microestructuras se

encuentran los mismo constituyentes tanto en la probeta de tratamiento

trmico como la que no tiene tratamiento trmico, la gran diferencia radica

que en la probeta sin tratamiento trmico se encontr en su

microestructura granos de ferrita perlitica (granos en forma de agujas finas

y delgadas incrustados en la perlita). Con el recocido de austenizacin

completa se busc regenerar la estructura que presentaba el acero sin

tratamientos trmicos llevando a una temperatura de trasformacin

completa de los constituyentes a austenita, y luego de un enfriamiento

continuo obtenemos una estructura ms homognea.

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4. DUREZAS

4.1. TRANSVERSAL


CLASIFICACION DUREZAS

Dureza 1: 20 HRC Dureza 2: 20.5 HRC Dureza 3: 22.5 HRC Promedio: 21 HRC

CLASIFICACION DUREZAS

Dureza 1: 50 HRB Dureza 2: 52 HRB Dureza 3: 52 HRB Promedio: 51.3 HRB


Al comparar las durezas obtenidas se puede decir que la dureza

disminuyo notablemente en el acero 1045 recocido con austenizacin

completa; debido a que el acero sin tratamiento tiene una dureza

promedio de 21 HRC y al recibir el tratamiento trmico se obtuvo una

dureza de 50 HRB, y esta escala es utilizada para materiales blandos

ya que la HRC no determinada un valor acertado.

Este ablandamiento del acero 1045 se debe a que al realizarse el

recocido su objetivo principal es ablandar el material.

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5. CARBUROS


No se encuentra presencia de carburos debido a que estos se producen en microestructuras con alto contenido de carbono (0,89% C) los denominados

aceros hiperetectoides. Los carburos suelen ser de color blanco brillante y se diferencian de la cementita ya que esta no brilla al microscopio




Tomada por: Autor



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6. ANALISIS DE RESULTADOS GENERAL

El recocido es un tratamiento trmico cuya finalidad es el ablandamiento, la

recuperacin de la estructura o eliminacin de tensiones internas. Cualquier metal

que haya sido tratado tiene como resultado una alteracin de las propiedades

fsicas del mismo.

La deformacin plstica que ha sufrido un metal provoco la operacin de

esfuerzos internos que distorsiona la red cristalina incrementando la dureza y

disminuyendo la ductilidad del metal. Esto se puede notar en las micrografas N 1,

2, 3, 4; las cuales fueron tomadas antes del tratamiento trmico y en donde se

encuentran granos heterogneos productos de los esfuerzos y deformaciones a

que fueron sometidos.

Tras el recocido se pudo obtener una recristalizacin la cual tuvo como fin ltimo

el refinar el tamao de grano, eliminando tensiones internas y disminuyendo la

heterogeneidad estructural; observndose en la micrografa N 7 granos ms

homogneos

Al comparar el tamao de grano obtenido en el acero 1045 sin tratamiento y con

recocido con austenizacin completa (segn numeral N 1), se not un crecimiento

de grano de 0.0186 mm. El crecimiento del grano ocurre debido al proceso de

reorientacin de los granos adjuntos y esto se encuentra en funcin del tiempo y la

temperatura (conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye

produciendo un incremento en la rapidez de crecimiento del grano).

El acero 1045 recocido con austenizacin completa tuvo una baja dureza (como

se registra en el numeral N 4) debido a que si se favorece una nucleacin lenta y

el crecimiento del grano es rpido; el tamao del grano ser grueso y se obtendr

como resultado que el metal disminuye su tenacidad, dureza y su maquinabilidad y

en cambio aumenta su ductilidad.

Como nuestro calentamiento fue hasta llegar a la regin austenitica se logr que

los granos de ferrita se transformaran en pequeos granos de austenita de forma

tal que toda estructura presentada fuera de pequeos granos austeniticos.

Llevando luego este metal por medio de un enfriamiento apropiado se observara

que la microestructura se encuentra presente pequeos granos de ferrita

proeutectoides y pequeas reas de perlita laminar gruesa. (Resultado observado

en las fases presentes numeral N 3).

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7. DESARROLLO DE PREGUNTAS

7.1. Qu influencia tiene el tratamiento trmico de recocido con

austenizacin completa en el tamao de grano de la microestructura

de un acero?

Al ablandar el material implica la regeneracin de su microestructura o

simplemente, la eliminacin de tensiones internas, consisten en

calentamientos a temperaturas adecuadas, seguidos generalmente de

enfriamientos lentos. En este caso la temperatura se eleva para lograr la

recristalizacin de la microestructura, lo que genera la formacin de

nuevos granos que reemplazan estructuras previas de granos grandes o

deformados.3

7.2. Cmo se clasifican los recocidos en los aceros y que influencia tiene

cada uno en el tamao de grano y fases de la microestructura de un

acero?

Las diferentes clases de recocidos que se emplean en la industria se

pueden clasificar en tres grupos: recocidos con austenizacion completa,

recocidos subcriticos o recocidos con austenizacion incompleta.

Recocidos con austenizacion completa o de regeneracin: 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 subcriticos: el calentamiento se hace por debajo de la

temperatura critica inferior, no teniendo tanta importancia como en el

caso anterior 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 aumenta su ductilidad.

a. Recocidos de ablandamiento: Su principal objeto es

ablandar el acero por un procedimiento rpido y econmico.

Con este tratamiento no se suelen obtener las menores

durezas, pero en muchos casos se consiguen superficies para

3 //http: www.sudosilo.com_content&view=article&id//

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mecanizar perfectamente los materiales. El proceso 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.

b. Recocido contra acritud: Se efecta a temperaturas de 550

a 650 y tiene por objeto aumentar la ductilidad de los aceros

de poco contenido de carbono (menos de 0,40%) estirados en

frio. Con el calentamiento a esa temperatura, se destruye la

cristalizacin alargada de la ferrita, apareciendo nuevos

cristales polidricos ms dctiles que los primitivos, que

permiten estirar o laminar nuevamente el material sin

dificultad. El enfriamiento se suele hacer al aire.

c. Recocido subcritico globular: Se someten los aceros a un

calentamiento a temperaturas inferiores pero prximas a la

crtica Ac1, debiendo luego enfriarse el acero lentamente en el

horno.

Recocidos de austenizacion incompleta (globulares): Son

tratamientos que se suelen dar a los aceros al carbono o aleados, de

ms de 0,50% de carbono, para ablandarlos y mejorar su

maquinabilidad. Consisten en calentamientos prolongados a

temperaturas intermedias entre la crtica superior y la inferior,

seguidos siempre de un enfriamiento lento. El fin que se persigue con

estos recocidos es obtener la menor dureza posible una estructura

microscpica favorable para el mecanizado de las piezas. Por medio

de estos tratamientos se consigue con bastante facilidad en los

aceros hipereutectoides que la cementita y los carburos de aleacin

adopten una disposicin ms o menos globular que da para cada

composicin una dureza muy inferior a cualquier otra

microestructura, incluso la perlita laminar.4

4 APRAIZ BARREIRO, Jos. Tratamientos trmicos de los aceros, pag 68-70

18

7.3. Qu influencia tiene un tratamiento trmico de recocido en las

propiedades de un material?

Aumento del tamao de grano: El recocido de los aceros de bajo y

medio carbono se efecta por calentamientos unos 20-50 oC por

encima de la temperatura de transformacin. Bajo estas temperaturas

se verifica la transformacin del hierro alfa a hierro gamma y la

formacin de una gran cantidad de granos pequeos de austenita,

independientemente del tamao original de los granos de ferrita o

perlita. El enfriamiento ulterior de piezas con grano pequeo de

austenita conduce a la formacin de granos ms grandes de ferrita y

perlita.

Obtencin de una estructura equilibrada y ms blanda.

Modificacin de la estructura en piezas fundidas: Las estructuras

fundidas, muy a menudo suelen ser de grano grueso y la fase

sobrante.

Eliminacin de las segregaciones dendrticas: El recocido para

eliminar la segregacin dendrtica que surge durante la solidificacin

de los lingotes, se denomina recocido de homogenizacin.

Generalmente este recocido se logra durante el calentamiento de los

lingotes para su tratamiento por presin en la fabricacin de piezas en

caliente. La homogenizacin exige una temperatura muy alta (unos

1000-1100 oC) y una permanencia larga (15 o ms horas). Durante

este recocido es inevitable el crecimiento del grano, el aumento de

este se realiza despus por medio de un recocido de recristalizacin.

7.4. Con que fin se aplica un tratamiento trmico de recocido a un

material?

El recocido de un material se hace para mejorar las propiedades y

caractersticas de los aceros como el cambio en su microestructura

aumentando el tamao de grano de la pieza, disminuyendo su dureza,

mejorando su ductilidad y maquinabilidad para su mecanizado.5

5 APRAIZ Barreiro, Jos. Tratamientos trmicos de los aceros. Editorial Dossat Octava edicin. Espaa 1984.

19

7.5. Elabore un diagrama de temperatura con respecto a tiempo, aplicando

los datos del TT de recocido con austenizacin completa que usted

realiz.

0

200

400

600

800

1000

1200

0 100 200 300 400 500 600 700

Temperatura (C)

Tiempo (minutos)

Diagrama de Temperatura (C) vs tiempo (t)

Periodo de enfriamiento lento

Periodo de Austenizacin

20

8. CONCLUSIONES

Se pudo determinar que a partir del recocido de austenizacion completa en el

acero AISI 1045 se pudieron cambias sus propiedades mecnicas, dando as

una mayor ductilidad y dndole un alivio de tensiones dadas por su produccin

antes del tratamiento.

Determinamos que en el acero AISI 1045 la lectura de la temperatura nos

indica aproximadamente 820c pero como indica a la temperatura de recocido

le debemos dar un aumento de 20 a 40c por encima de la temperatura crtica

superior leda para el recocido.

Se pudo determinar un crecimiento en la proporcin ferrita perlita, ya que en la

probeta con tratamiento los granos que se observaron, los granos de ferrita

estaban en proporciones ms grandes y casi iguales a los granos de perlita y

teniendo en cuenta que la ferrita es ms blanda que la perlita podramos

deducir que la ductilidad del material aumenta de alguna forma

El tratamiento trmico que se realiza en el material uno de los pasos

primordiales para que pueda obtener las propiedades mecnicas para las

cuales est creado.

Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos,

el tamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura

con un interior dctil.

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9. BIBLIOGRAFIA

GROVER, Mikell P. Fundamento de manufactura moderna: Materiales,

Procesos y Sistemas. Ed. Pearson Education. 1997. Pg. 124.

DUBOX, Eduardo J. Prcticas de metalografa.

ASM Handbook. Metallography and Microstructures. Vol 9. Ed. 9. 1985.

AVNER, Sydney. Introduccin a la metalurgia fsica. Ed. 2. 1988.

SMITH, William F. & HASHMEI, Javad. Fundamentos de la ciencia e

ingeniera de materiales. 4. Ed.

ASKELAND, Donald. Ciencia e ingeniera de los materiales. Ed. 3.

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