UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

LABORATORIO DE TRATAMIENTOS TERMICOS

REVENID0

GRUPO : Campean Sedano Jose Luis

Paredes Salazar Nicole S

Rimachi Tturuco Elizabeth I

CODIGO : 08160150

11160176

11160168

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

1

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

OBJETIVO

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

2

El objetivo del revenido es disminuir la elevada fragilidad producida por el temple anterior, así como proporcionar a los aceros una cierta tenacidad a la vez que se eliminan o disminuyen las tensiones producidas por el temple.

Mediante el revenido se consigue:

Disminuir la resistencia mecánica y la dureza Aumentar la plasticidad y la tenacidad.

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

RESUMEN

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

3

El desarrollo de esta práctica consiste en el calentamiento de una

pieza de acero 1045, que fue previamente templada, hasta una

temperatura inferior del punto crítico en este caso fue de 200ºC

durante 30 minutos, luego se le somete a un enfriamiento en el aire y

para terminar el enfriamiento, usamos agua. Procedimos a la

medición de dureza en el durómetro Rockwell escala C; seguidamente

se hace el mismo procedimiento con la misma probeta a 400 °C.

Los resultados obtenidos de la prueba fueron:

La dureza promedio Rockwell inicial fue de 55 RHC

Dureza promedio en primer periodo de recocido fue de 52 HRC

Dureza promedio en segundo periodo de recocido fue de 46

HRC

El tratamiento térmico de revenido se hace con la finalidad de mejorar

las propiedades mecánicas de las cuales carece el acero templado

para su aplicación en servicio al hacer reducir las tensiones internas,

disminuir la resistencia mecánica y la dureza y aumentar la

plasticidad y la tenacidad.

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

INDICE

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

4

INTRODUCCION

CAPITULO I: TEORIA

CAPITULO II: PROCEDIMIENTO

CAPITULO III: RESULTADOS

ANEXO

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

INTRODUCCION

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

5

El revenido es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a éste. Al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado".

El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado con el propósito de liberar al acero de los esfuerzos residuales y mejorar la ductilidad y tenacidad del acero. Este aumento en ductilidad generalmente se obtiene a costa de la dureza o de la resistencia.

Cuando el enfriamiento es rápido cuando se obtendrán resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones es decir el tratamiento de revenido permite lograr una gamma de propiedades mecánicas en el acero templado según sea la temperatura de revenido elegida; cuando se emplean revenidos a temperaturas elevadas (500ºC – 600ºC) se consigue un buen compromiso entre resistencia mecánica y tenacidad (resiliencia), mientras que con revenidos a bajas temperaturas (150ºC-200ºC) se consiguen durezas elevadas, especialmente apropiadas para resistir al desgaste o para la fabricación de herramientas de corte.

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

CAPITULO ITEORIA

Revenido: Prácticamente todos los aceros endurecidos se someten a un tratamiento térmico subcrítico de revenido mediante el cual se aumenta la tenacidad de las microestructuras templadas a expensas de disminuir la resistencia mecánica y la dureza. A continuación se describirán los cambios que ocurren en las propiedades mecánicas y en la microestructura durante el revenido. El cambio estructural más importante es la formación de variasdistribuciones de carburos de hierro y aleados a medida que la sobresaturación de la martensita templada disminuye y se obtienen mezclas de fases en equilibrio con el progreso del revenido.

Cambios en las propiedades mecánicas durante el revenido

La martensita es una fase muy dura pero también muy frágil. Esta fragilidad se debe a varios factores que incluyen la distorsión de la red causada por átomos de carbono atrapados en los sitios octaédricos de la martensita, segregación de átomos de impurezas en los bordes de grano de la austenita, formación de carburos durante el temple y tensiones residuales producidas durante el temple. El objetivo primario de un revenido es incrementar la tenacidado reducir la fragilidad del material endurecido. Para realizar el revenido es posible utilizar cualquier temperatura por debajo del punto crítico inferior (Ac1) y, por lo tanto, se puede obtener un amplio rango de estructuras y propiedades, desde las correspondientes a una martensita hasta otro límite correspondiente a gruesos carburos esferoidizados en una matrizferrítica. Las condiciones de revenido estarán dadas por el balance entre resistencia mecánica y tenacidad que se requieran para una aplicación determinada.

Efecto del tiempo en el revenido

La Fig. X.18 revela el rápido ablandamiento en un acero de 0.82 % C templado, durante los primeros minutos a 650º C; se observa que la acción ablandadora ocurre en los primeros segundos y luego la dureza se reduce lentamente con el incremento del tiempo de revenido, de 1/2 a 2 horas.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

6

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

Para representar la disminución de la dureza con tiempos más prolongados se hace necesario utilizar una escala logarítmica para el tiempo; puede observarse una muy pequeña variación de la dureza después de los 5 minutos hasta varias horas. Fig. X.19.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

7

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

Etapas del revenido

Con la ayuda del microscopio electrónico y de los rayos X, se ha podido estudiar con mayor detalle las transformaciones que se producen con la temperatura de revenido, y que dan lugar a diversas etapas que pueden solaparse entre sí:

1º etapa: el calentamiento a temperaturas muy bajas 150-200º C produce un ligero oscurecimiento de la martensita debido a la disminución del parámetro c de la red tetragonal, en una tendencia a pasar a cúbica, por la movilidad del átomo de C dentro del mismo cristal, a una posición de menor tensión. Se suele mencionar como la transformación de martensita α´ (tetragonal) a (cúbica).

2º etapa: Comienza a partir de los 200º C aproximadamente; el microscopio electrónico ha mostrado que ocurre la precipitación del carburo Epsilon, el cual tiene una estructura hexagonal compacta y una fórmula aproximada a CFe2,4, que al precipitar deja una matriz de martensita de bajo % de C (alrededor de 0,25%). En aceros de alto % de C, una adecuada dispersión y suficiente cantidad de carburos precipitados, puede producir un endurecimiento por sobre el efecto de ablandamiento en la martensita.

3º etapa: Tiene lugar en aquellos aceros, especialmente aleados, en los que queda austenita retenida después del temple, y cuando se supera el punto Ms en el revenido; entonces aquella comienza a transformar en bainita. Si la cantidad de austenita es elevada, se manifiesta una resistencia al ablandamiento, ya que la bainita es más dura.

4º etapa: A medida que se incrementa la temperatura cerca de los 280º C, comienza a disolverse el carburo para comenzar a formarse el Fe3C, que continúa creciendo a medida que se eleva la temperatura.

5º etapa: Retardo de ablandamiento y dureza secundaria a temperaturas mayores a 450º C. Los aceros con elementos aleantes producen una resistencia al ablandamiento como consecuencia de su influencia en la difusión del carbono. En la Fig. X.23 se muestra el ablandamiento de una serie de aceros al Cr con contenidos de C de 0,35% y con contenidos de Cr de 0,50, 2,0, 4,0 y 12,0 %. Se puede observar que con 0,50 % Cr existe una resistencia al ablandamiento particularmente a elevada temperatura, y con el 4% de Cr se produce dureza secundaria. En 12% Cr, un típico acero inoxidable, se nota que mantiene una cantidad de austenita retenida para disminuir la dureza original. La eliminación de esta austenita retenida puede provocar la dureza secundaria. En la Fig. X.24 se muestra otro ejemplo de aceros al Cr, con contenidos de C entre 0,40 y 0,45. En general, los elementos aleantes formadores de carburos, que aumentan la templabilidad, no son tan efectivos como el Mn y el Ni,

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

8

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

aunque también retardan el ablandamiento y producen dureza secundaria. El efecto de los elemen tos fuertemente formadores de carburos, como el Mo, se observa en la Fig. X.25; en las curvas se muestra una serie de aceros de 0,35% C con 0,5 a 5% de Mo, en

comparación con el acero al C. La superposición del Cr en el efecto del Mo se muestra en los gráficos de las Fig. X.26 y X.27, con diferentes porcentajes de Cr. Con pequeña proporción de Cr no se altera mayormente el cuadro de ablandamiento pero tiende a causar la dureza secundaria a temperatura más baja. Con el agregado de 2% de Cr en 0,35% C, la resistencia es bien marcada a medida que se incrementa el % de Mo.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

9

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

10

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

Después del temple, los aceros suelen quedar demasiado duros y frágiles para los usos a los que están destinados. Esto se corrige con el proceso del revenido, este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura más baja que su temperatura critica inferior, enfriándolo luego al aire, en aceite o en agua, con esto no se eliminan los efectos del temple, solo se modifican, se consigue disminuir la dureza, resistencia, y las tensiones internas, y se aumenta la tenacidad.

El acero, después del temple, está compuesto por martensita, si se vuelve a calentar a diferentes temperaturas, entre la temperatura ambiente y 700º y después se enfría al aire, la resistencia a la tracción disminuye a medida que la temperatura del revenido aumenta, y al mismo tiempo aumenta la ductilidad y la tenacidad, la resistencia al choque o resiliencia, que es baja cuando el revenido se hace a temperaturas inferiores a 450ºC, aumenta cuando se hace a temperatura más elevadas.

Estas variaciones de propiedades que suceden en el revenido, se deben a los cambios microestructurales, que consisten en la descomposición de la martensita que se había obtenido en el temple y que se transforma en otros constituyentes más estables. La estructura obtenida en un revenido a 200-250º es de martensita de red cúbica, a 400º se observa un oscurecimiento fuerte, al aumentar a 600-650º se desarrolla la coalescencia de la cementita. Con ayuda del telescopio electrónico se ha podido llegar a la conclusión que el revenido se hace en tres etapas:

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

11

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

La primera etapa se realiza a bajas temperaturas, menores de 300ºC, y se precipita carburo de hierro épsilon y el porcentaje de carbono en la martensita baja a 0.25%, el carburo de hierro cristaliza en el sistema hexagonal, en los límites de los subgranos de la austenita, y la martensita cambia su red tetragonal a red cubica.

En la segunda etapa, solo se presenta cuando hay austenita retenida en la microestructura del acero, la cual se transforma en bainita, que al ser calentada a altas temperaturas también precipita en carburo de hierro, con formación final de cementita y ferrita.

En la tercera etapa, el carburo de hierro que apareció en la primera etapa, se transforma en cementita, cuando sube la temperatura se forma un precipitado de cementita en los límites y en el interior de las agujas de martensita, la cual al aumentar la temperatura se re disuelve la del interior y se engruesa la del exterior, al subir más la temperatura se rompe la cementita exterior, y a 600º la matriz queda constituida por ferrita. al final la martensita se ha transformado en cementita y ferrita.

Los factores que influyen en la fragilidad del revenido, son la velocidad de enfriamiento (como hemos comentado antes), el tiempo de permanencia en el intervalo de temperatura crítica y la duración del revenido a temperaturas a la zona de fragilidad.

Características generales del revenido

Es un tratamiento que se da después del temple Se da este tratamiento para ablandar el acero Elimina las tensiones internas

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

12

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

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

Revenido del acero rápido

Se hace a la temperatura de 500 a 600°C en baño de plomo fundido o de sales. El calentamiento debe ser lento, el mantenimiento del caldeo será por lo menos de media hora; finalmente se deja enfriar al aire.

Dos revenidos sucesivos mejoran las características mecánicas y las de corte de los aceros rápidos.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

13

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

CAPITULO IIPROCEDIMIENTOS

Medimos la dureza Rockwell inicial luego de haber sometido la probeta a un tratamiento térmico de temple.

Encendemos el horno y lo ponemos a la temperatura de 200ºC durante 30 minutos

Introducimos las probetas al horno (200ºC) según las indicaciones del profesor.

Luego, enfriamos al aire y finalmente remojamos con agua para su enfriamiento

Medimos la dureza Rockwell Colocamos nuevamente la probeta en el horno a 400°C y repetimos los

pasos anteriores. Finalizando realizamos una gráfica de dureza vs tiempo

CAPITULO III

RESULTADOSEn la siguiente tabla se puede observar todos los datos del temple y como han sido modificados por el revenido a diferentes temperaturas.

Tabla: 01

TRATAMIENTO TERMICO PARA ACERO 1045ºC HRC

ORIGEN temperatura Dureza 01 Dureza 02 Sureza 03 tiempoINICIAL 22 42 41 40 --TEMPLE 1000 55 55 55 1hr

Revenido 0 55 55 55 --Revenido 200 52 53 50 30minrevenido 400 49 45 43 30min

Tabla 01: Dureza del acero frente a revenidos a diferente temperatura.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

14

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

Se muestran los resultados generales que indican el efecto de la temperatura de revenido sobre la dureza del acero.

Los valores de dureza obtenidos para las diferentes temperaturas de revenido se muestran en la gráfica, donde se aprecia una caída paulatina de la dureza en la medida que aumenta la temperatura de revenido.

T(º) dureza(HRC)

0 55 55 55

200 52 53 50

400 49 45 43

ANEXO

AUSTEMPERING Es el tratamiento isotérmico de una aleación ferrosa, a una temperatura por debajo de la formación de perlita y superior a la de martensita, con el objeto principal de incrementar la ductilidad o resiliencia a una dureza determinada.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

15

0 200 40043

46

49

52

5555

50

43

55 53

45

55

52

49

f(x) = − 2.49999999999999E-05 x² − 0.0200000000000001 x + 55f(x) = − 0.0000749999999999999 x² + 0.00499999999999996 x + 55f(x) = 1.63168794661262E-19 x² − 0.0150000000000001 x + 55

Temperatura de revenido vs Dureza

Series2Polynomial (Series2)Series4Polynomial (Series4)Series6

temperatuta (ºC)

Dure

za H

RC

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

El austempering es el mejor tratamiento térmico que el temple más su revenido ya que nos ofrece mejores propiedades en el acero, pero tiene restricciones con el tamaño de piezas a trabajar.

El acero que va a ser austemplado debe ser:

1. Calentado a una temperatura dentro de los límites de austenización, generalmente entre 790-900º C.

2. Enfriado en un baño mantenido a temperatura constante, generalmente entre 260-300ºC

3. Permitir que se efectúe la transformación isotérmica en bainita en el tiempo de permanencia (que dependerá de la curva de las “S” del acero),

4. Enfriar a temperatura ambiente, generalmente en aire calmo.

En el verdadero austempering, el metal debe enfriarse desde la temperatura de austenización al baño de austemplado con bastante rapidez, de tal forma que no se produzca ninguna transformación de austenita durante el enfriamiento, y mantenido a la temperatura del baño, durante el tiempo suficiente para asegurar la transformación completa de austenita en bainita. Las modificaciones a este proceso, son indicadas más adelante.

Grafico 03: Comparación esquemática de los ciclos tiempo-temperatura-transformación entre el temple y revenido convencional y el austempering.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

16

UNMSM – E.A.P INGENIERIA METALURGICA

Tabla 02: Propiedades de un acero SAE 1095 tratado térmicamente por los tres métodos.

LABORATORIO N° 3: REVENIDO

17