Ejercicios de Tratamientos Termicos Resueltos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES

RESOLUCIÓN DE EJERCICIOS

1. Solución:

TRATAMIENTOS TÉRMICOS 1

DedicatoriaA DIOS CREADOR

Y CONSERVADOR

DEL UNVIERSO

A LA JUVENTUD

ESTUDIOSA

DEL PAÍS.


a) Para resolver esta pregunta, se procede a elaborar una tabla que contenga los valores de los diámetros sin templar V/S los diámetros de los redondos.

Dureza de la zona con 50% de martensita = 48HRc.

Diámetro Total

Diámetro Sin Templar

6 45 3.54 2.43 0.8

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Hallando el polinomio de segundo grado que pasa por los 4 puntos:

a x3+b x2+c x+d=e

x=6 ;216 a+36b+6 c+d=4



x=5 ;125a+25b+5c+d=3.5x=4 ;64a+16b+4c+d=2.4x=3 ;27a+9b+3c+d=0.8

Llevando a la forma matricial éstas cuatro ecuaciones:

[216 36 6125 25 564 16 427 9 3

1111][abcd]=[ 43.52.40.8

]a=−0.02 ;b=−0.05 ;c=2.57 ;d=−6

f ( x )=−0.02x3−0.05x2+2.57 x−6

Igualando la ecuación a cero:

0=−0.02 x3−0.05 x2+2.57 x−6

x=2.6040 ; Este resultadoesel valor del DiámetroCrítico .

Diámetro crítico real.

Es el diámetro máximo de una barra cilíndrica en el que después del temple en ese medio de enfriamiento se consigue en su núcleo una estructura con 50% de martensita; por consiguiente para un acero dado, a cada medio de temple le corresponde su diámetro crítico, cuanto más intensamente enfríe el medio de temple, tanto mayor será el diámetro crítico.

Si se necesita una pieza que se temple en todo su espesor, hay que elegir un acero tal que dé mayor diámetro crítico al de la pieza.

Diámetro crítico ideal.

Es el diámetro expresado en pulgadas del mayor redondo de ese acero en cuyo centro se consigue una estructura microscópica con 50% de martensita, después de ser enfriado desde la temperatura de temple en un medio de enfriamiento teórico, cuya capacidad de absorción de calor fuese infinita.

El diámetro crítico es una magnitud importante para seleccionar la calidad del acero con que debe fabricarse una pieza .

Las curvas críticas de templabilidad, permiten hallar los diámetros críticos ideal y real, se toma como límite entre la zona templada y no templada la llamada capa semimartensítica que está exactamente donde se presenta el cambio brusco de la pendiente de la curva.

La existencia del 50% de Troostita, hace que desciendan las propiedades del acero templado por esto, el valor del diámetro crítico determinado por la dureza semimartensítica, debe considerarse como un escalón de tránsito para hallar el diámetro



critico real con el cual se consigue que en el centro de la barra el temple sea completo (95% martensita).

El método más cómodo para derterminar la templabilidad y por consiguiente, establecer experimentalmente el diámetro crítico ideal , es el ensayo Jóminy

Además de valorar el diámetro crítico ideal, la templabilidad del acero permite calcular el diámetro máximo de un acero para obtener en su centro un 50% a un 99% de martensita en un medio de enfriamiento práctico determinado, para ésto es necesario conocer lo que Grossman llama severidad de temple H, que es proporcional a la energía de enfriamiento de cada medio. La gráfica de Grossman representa los valores de los diámetros críticos de los aceros enfriados en un medio práctico determinado de severidad de temple en función de los diámetros críticos ideales.

2. Solución:

a) Para calcular el Di ,y su respectiva Dureza y Velocidad de enfriamiento se procede

de la sgte manera: Un temple correcto se hace con una dureza de 50% de Martensita:%C=0.55

Se obtiene que:

Dureza de la zona con 50% de martensita = 50HRc.

Se procede a medir la distancia del extremo, en la Prueba Jominy



Se obtiene que:

La Dureza 50HRc, se obtiene a 6/16” del extremo es decir a 0.375”

Hallando el Di para un H=∞

Se obtiene que el Di, es 2.45” (Esto de la figura siguiente).

Su Dureza= 50HRc

Su Velocidad de Enfriamiento: A 704°C =31.1 °C/s



b) Sea el Dr=1.1 . Como dato tenemos que:

c) 50M=50HRcDi=2.45

En ésta gráfica se procede a identificar el H=? en el que se

intersectan Dr=1.1 y

Di=2.45



El “H” que cumple con éstas condiciones tiene como valor 0.4H=0.4; Que es un BUEN TEMPLE EN ACEITE – AGITACIÓN MODERADA

c) Definimos 3 diámetros Reales menores que 75 mm = 2.95” (Para un H=0.8)D1=0.8”D2=1.2”D3=1.8”

Diámetro Real (“)

Diámetro Ideal (“)

Distancia Jominy

(“)

Dureza Jominy (HRc)

Resistencia a la

Tracción (Kg/mm2)

Velocidad de

Enfriamiento (°C/s)

0.8” 1.55 0.145 61.5 210 138.851.2” 2.08 0.260 57 190 56.11.8” 2.78 0.46 34.5 110 20.8



d) La velocidad de enfriamiento está en función del Diámetro Ideal. Lo que nos pide ésta pregunta es con el Di, calcular con un H=1.6, EL Dr.





1.55 12.08 1.42.78 2.15

e) Un Acero de 1.5” de ∅ , con H=1



Distancia Jominy

(“)

Dureza Jominy (HRc)

Resistencia a la

Tracción (Kg/mm2)

Velocidad de


1.5” 2.35 0.34 54 183 36.95

Como la Dureza 54HRc supera al 50M= 50HRc, Está bien templado.f) Un Acero de 2” de ∅ , con H=0.8



Distancia Jominy

(“)

Dureza Jominy (HRc)

Resistencia a la

Tracción (Kg/mm2)

Velocidad de


2” 3 0.5 31.5 105 18.3



Para obtener el redondo correctamente templado, es decir con una dureza de 50HRc en el centro se reduciría el ∅ del redondo:

Dureza Jominy (HRc)

Resistencia a la

Tracción (Kg/mm2

)

Velocidad de


Distancia Jominy

(“)



50 170 31.1 0.375 2.45 1.5”Se debe de reducir el diámetro hasta uno de 1.5”


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