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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN
ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMICA E INGENIERÍAMETALURGICA
CARRERA PROFESIONAL: ING. METALÚRGICA.
TEMA:
Revenido de Aceros
URSO: Metalurgia Física II
DOCENTE: Ing. JOSÉ JULIO FARFAN YEPEZ.
ALUMNO: LUIS RENÉ GALDOS ROMAN
CODIGO: 011900
CUSCO – PERÚ
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2012Practica N° 06-07
Tema:
REVENIDO DE ACEROSObjetivos:
• Realizar el revenido para disminuir la elevada fragilidad producida por el temple
anterior.
• Transformar la Martensita (dura y frágil) a estructuras más blandas y tenaces
(Martensita revenida).
• Conocer la influencia de la temperatura de revenido sobre la estructura y
características mecánicas de los aceros.
Introducción:
La Martensita es una estructura meta-estable de baja temperatura de los
aceros al C. Las correspondientes fases de equilibrio, ver diagrama Fe-C, son la ferrita
(α) y la cementita (Fe3C). Ella se obtiene por enfriamiento rápido desde el campo
austenítico, de aleaciones Fe-C, con contenidos de C normalmente superiores a
0,2%. Por ser meta-estables, la Martensita no se indica sobre el diagrama Fe-C.
La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal en
lugar de cristalizar en la red cúbica centrada, que es la del hierro alfa, debido a la
deformación que produce en su red cristalina la inserción de los átomos del carbono.
La dureza de la martenista puedeatribuirse precisamente a la tensión que
produce en sus cristales esta
deformación de la misma manera que
los metales deformados en frío deben a
los granos deformados y en tensión el
aumento de dureza que experimentan.
Después de la cementita es el
constituyente más duro de los aceros.
Es importante destacar que el
contenido de carbono afecta, durante el
enfriamiento, a las temperaturas de
inicio y de fin de la transformación
martensítica, MS y MF,
respectivamente. A mayor contenido de C en el acero, menores son estas
temperaturas.
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Ahora bien, si el contenido de C es muy alto, como resultado de un temple hasta la
temperatura ambiente, podría quedar Martensita retenida; ello porque MS, estaría bajo
la temperatura ambiente.
Al revenir la martensita, habrá difusión atómica en una matriz metaestable, altamente
distorsionada y con muchas interfases martensita/martensita. En el revenido, el
sistema deberá evolucionar hacia las dos fases de equilibrio, que son ferrita y
cementita. Debido a las mencionadas características de la matriz habrá una
nucleación muy copiosa. Por ello, las partículas de cementita aparecerán (nuclearán)
en muchos puntos. Controlando adecuadamente las condiciones de temperatura y
tiempo de revenido, se tendrá finos carburos en una matriz de ferrita. (No se tendrá
perlita, asociada a nucleación limitada). La estructura bifásica fina resultante de la
Martensita revenida es de gran interés por su tenacidad y resistencia a la fatiga.
Nótese que la martensita revenida no es una fase ni es ya martensita: son finas
partículas de la fase cementita en una matriz de la fase ferrita. Mientras más C
contenga el acero, mayor será la cantidad de cementita (fase dura) al final del temple
y revenido, en relación con la cantidad de ferrita (fase dúctil). Así, el mayor contenidode C es un factor que tenderá a aumentar la dureza de la estructura templada y
revenida.
Fundamento Teórico:
El revenido o recocido es un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero.
Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por
deformación en frío. Mejora las características mecánicas reduciendo la fragilidad,
disminuyendo ligeramente la dureza, esto será tanto más acusado cuanto más elevada
sea la temperatura de revenido.
✔ Es un tratamiento que se da después del temple.✔ Se da este tratamiento para ablandar el acero
✔ Elimina las tensiones internas.
✔ La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC (debe ser inferior a
AC1, porque por encima se revertiría el temple previo).
✔ El enfriamiento puede ser al aire o en aceite
La duración del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas más
elevadas, para dar tiempo a que sea homogénea la temperatura en toda la pieza.
La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material
tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona
de fragilidad del material; en este caso se enfrían las piezas directamente en agua. Si elrevenido se efectúa a temperaturas superiores a las de fragilidad, es conveniente
enfriarlas en baño de aceite caliente a unos 150°C y después al agua, o simplemente al
aire libre.
Se entiende por revenido de un acero, el proceso de calentamiento de un acero
martensítico a temperaturas inferiores a las de la temperatura de transformación
eutectoide, para así eliminar las tensiones generadas durante la transformación
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martensíticas y ablandar la estructura devolviendo tenacidad al material. La figura b
muestra un esquema del proceso de temple y revenido para un acero ordinario. Tal como
muestra la figura, primero se austeniza el acero, para después enfriarlo rápidamente y
producir así la transformación martensítica. De esta manera, se evita la transformación a
perlitas. Después, el acero es calentado de nuevo a una temperatura por debajo de la de
inicio de transformación austenítica, para ablandar la martensita mediante sutransformación en una estructura de carburo de hierro esferoidal en una matriz de ferrita.
Fig.b: Esquema de un proceso de temple y revenido de un acero.
La Martensita es una estructura metaestable y por lo tanto se transforma cuandose aporta energía al material. En martensitas de aceros ordinarios de bajo carbono,martensita en cintas o listones, existe una alta densidad de dislocaciones, y estasdislocaciones dan lugar a estados de menor energía para los átomos de carbono quesus posiciones intersticiales normales. Así, cuando los aceros martensíticos de bajocontenido en carbono se revienen en el rango de 20 a 200°C, los átomos de carbonomigran hacia ese lugar de preferencia.
Para aceros martensíticos con más del 0.2% de carbono, el principal modo deredistribución del carbono, hasta temperaturas de revenido por debajo de los 200°C,es por precipitación de un carburo épsilon, Fe2.4C, de tamaño muy pequeño que
mantiene las distorsiones de la estructura generadas durante la transformaciónmartensítica. Cuando los aceros se revienen entre 200 y 300°C, el precipitado adoptaformas aciculares que fragilizan enormemente el material. Finalmente, a temperaturassuperiores a los 300°C se inicia la formación de cementita, Fe3C, de forma esféricaque va coalesciendo con la temperatura hasta formar la estructura final a altastemperaturas de esferas de cementita en una matriz de ferrita.
La figura c. muestra el efecto del aumento de la temperatura de revenido en ladureza de varios aceros martensíticos. Por encima de los 200°C aproximadamente, la
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dureza disminuye gradualmente al aumentar la temperatura hasta los 700°C, debidoa las transformaciones operantes en la martensita explicadas anteriormente.
Fig. c: Influencia de la temperatura de revenido en la dureza de la martensita de
diferentes aceros.
Materiales y Equipos:
➢ Muestras de Acero templadas.
➢ Lima.➢ Maquinas de desbaste y pulido.
➢ Horno mufla.
➢ Microscopio metalográfico.
➢ Reactivo Nital, Alcohol, algodón, y secadora.
Procedimiento:
1. Realizar las pruebas de dureza a lima de todas las probetas.
2. Calentamiento de las probetas según el orden establecidos y practicar los
tratamientos que a continuación se indican:
N° de Probeta Templada Temperaturade Revenido
Tiempo deCalentamiento
Medio deenfriamiento
Agua Aceite (°C) (min)
1 - 300 40 Aire
2 - 400 40 Aire
3 - 500 40 Aire
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4 1 600 40 Aire
5 2 600 40 Aire
3. Realizar las pruebas de dureza a Lima de todas las probetas.
4. Realizar el desbaste, pulido y ataque químico con Nital al 5%.
5. Observar en el microscopio y determinar las microestructuras de cada probeta.
I. Informe:
1. Teoría del revenido en forma sintética:
El revenido es un procedimiento que se realiza después del temple para que la pieza
retome características mecánicas reduciendo la fragilidad, disminuyendo ligeramente la
dureza, tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza.
Aplicando temperaturas bajas, inferiores a las de la temperatura de transformación
eutectoide. Por un periodo de tiempo, para que estas reorganicen la posición de átomos
en la red cristalina con la redistribución del carbono, de esta manera por encima de los
200°C aproximadamente, la dureza disminuye gradualmente al aumentar la temperatura
hasta los 700°C, debido a las transformaciones operantes en la Martensita, habrá difusión
atómica en una matriz metaestable, altamente distorsionada y con muchas interfases
martensita/Martensita (Ver Fig. b).
2. Describa los materiales y el procedimiento experimental.
Materiales:
➢ Muestras de Acero templadas: Se utilizó las probetas a las que se realizó eltemple, las cuales presentaron una dureza muy alta y por lo tanto fragilidad que al
realizar la prueba de impacto, estas probetas se rompieron con facilidad.
➢ Lima: Herramienta utilizada para realizar la prueba de dureza a la probeta.
➢ Maquinas de desbaste y pulido: Utilizadas después de realizar el revenido para
verificar al microscopio la estructura.
➢ Horno mufla: Equipo utilizado para realizar el calentamiento de las probetas.
➢ Microscopio metalográfico: Equipo para observar la microestructura de la probeta
una vez realizada el revenido.
Procedimiento:
a. Realizar las pruebas de dureza a lima de todas las probetas.
Se desarrollo la prueba de dureza con una lima a la probeta, cada uno delos alumnos desarrollo la prueba verificando cuan duro era el material,
indicando que la dureza de la probeta es muy alta que impide la
penetrabilidad de la lima.
b. Calentamiento de las probetas según el orden establecidos y practicar los
tratamientos:
Se colocaron las 7 probetas al interior del Horno Mufla para proceder al
calentamiento por un tiempo de 40 min. Como muestra el cuadro.
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c. Realizar las pruebas de dureza a Lima de todas las probetas.
Después de haber cumplido con el tiempo establecido cada probeta se
someta a la prueba del limado, para comparar con la dureza obtenida en la
anterior prueba, obteniendo que el material era más blando que el anterior.
d. Realizar el desbaste, pulido y ataque químico con Nital al 5%.
Luego de la prueba se desarrollo las operaciones de desbaste y pulido de
la probeta para luego pasar al ataque químico con el reactivo Nital,
aplicando un tiempo de 10 seg de permanencia.
e. Observar en el microscopio y determinar las microestructuras de cada
probeta.
Utilizando los microscopios se obtuvo que la microestructura cambió de
Martensita a Martensita revenida.
Martensita Martensita Revenida
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2. Resultados:
a. Presentar las fotografías de las micro estructuras observadas
N°
Probeta
Micro-estructura Observación
1 Con probeta enfriada
en agua.
Microestructura con un
revenido de 300°C por
40 min.
2 Con probeta enfriada
en agua.
Microestructura con un
revenido de 400°C por
40 min.
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3 Con probeta enfriada
en agua.
Microestructura con un
revenido de 500°C por
40 min.
4 Con probeta enfriada
en agua.
Microestructura con un
revenido de 600°C por
40 min.
5 Con probeta enfriada
en Aceite.
Microestructura con un
revenido de 500°C por
40 min.
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6 Con probeta enfriada
en Aceite.
Microestructura con un
revenido de 600°C por
40 min.
b. Presentar el comportamiento de la dureza a las pruebas de lima.
Probeta Antes DespuésPrueba de
Impacto
Agua
1 Duro Menos Duro Dificulta su rotura.
2 Duro Menos Duro No se fractura
3 Duro Menos Duro No se factura
4 Duro Blanda No se factura
5 Duro Blanda No se factura
Aceite
1 Duro Blanda No se factura
c. Discusión de los resultados.
• La dureza que presentaba al realizar el temple incrementaba la fragilidad de la
pieza. Es por ello que después de un proceso de temple viene acompañado de un
revenido de la pieza para que pueda recuperar su propiedades de tenacidad.
Reduciendo sus tensiones internas.
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• A menor temperatura se observa que la pieza aun mantiene algunas
características de dureza y un poco de fragilidad, a mayor temperatura pero menor
a la temperatura del punto crítico.
• Se puede reducir la dureza desde 55 Rockwell a un promedio de 35 rockwell, esto
se debe a la reorganización de los átomos de carbono disueltos en el acero.
1. Conclusiones:
El revenido es el tratamiento que corrige bien esos inconvenientes, restituyendo al
acero gran parte de las propiedades perdidas, sin afectar mucho aquellas logradas
por el temple.
Se logró transformar la estructura del acero, de Martensita a estructuras más
blandas, y tenaces que es la martensita revenida.
Se realizó las pruebas de la lima a la probeta para verificar el cambio de dureza
que obtuvo la pieza.
Se observó al microscopio la diferencia entre la martensita y de la martensita
revenida. Al revenir la pieza se disminuyó la tensión interna que poseen pieza templada.
Disminuyó la dureza, resistencia a la rotura como también el límite elástico.
Incrementó el alargamiento, la estricción y la resilencia.