INTRODUCCIONExiste un tipo de cizalla para cortar espesor de lámina hasta 3/8”, estas cizallas constan de una cuchilla fija y una móvil las cuales son simplemente unas platinas o barras rectangulares en acero 5160 que son afiladas con determinada frecuencia, se nos ha propuesto desarrollar un tratamiento térmico con el cual se obtuviera alta dureza sin fragilizar el material, debido a que el material es bastante usado industrialmente y debe soportar diferentes condiciones mecánicas. El procedimiento tuvo como fin obtener tenacidad, resistencia mecánica, para que no se rompa bruscamente durante su trabajo ni se deforme ante los esfuerzos, estas propiedades combinadas con una alta dureza para que corte fácilmente láminas de metales comunes. OBJETIVOS GENERAL: Conocer el comportamiento de las propiedades acero AISI-SAE 5160, ante los tratamientos térmicos comunes. ESPECÍFICOS: Determinar condiciones favorables para el temple efectivo del acero en cuestión. Diseñar un revenido eficaz para reducir la fragilidad del material sin sacrificar la dureza necesaria. Conocer la aplicación en la práctica de los conceptos vistos en el laboratorio de tratamientos térmicos Sin embargo. esta tabulada para diferentes condiciones del medio de temple. 2. se puede analizar fácilmente la respuesta que tendrá el metal que deseemos templar. para eliminar tensiones inducidas durante el proceso. scrificando dureza pero con un aumento de tenacidad. Generalidades sobre Temple de aceros: La tendencia general es que para aun acero determinzado la dureza aumenta al aumentar la velocidad de temple. también se usa para aliviar tensiones inducidas durante conformación y maquinado. en el procedimiento se usó un agua con agitación moderada lo que corresponde a H=1. Generalidades sobre revenido: Es un tratamiento térmico que generalmente se hace sobre microestructuras de martensita pura y combinaciones con otros microconstituyentes después del temple.2.1 Conocer la templabilidad de un acero nos ayuda a comprender la variación de dureza que existe entre la parte superficial. los esfuerzos internos pueden ser beneficos pero a menudo en aceros con buena templabilidad pueden ser de una magnitud suficiente como para causar el agrietamiento. para nuestro caso se el acero tiene buena templabilidad debido a la presencia de elementos como Manganeso (0. características térmicas y por tanto diferentes velocidades de enfriamiento. que puede ser consultado en cualquier libro de tratamientos térmicos. La severidad del temple H es la relación entre el coeficiente de transmisión de calor entre el medio y la pieza y la conductividad térmica del material. Las tensiones que presentan las piezas después de templadas se deben a que el endurecimiento se da a diferentes velocidades debido a los gradientes de temperatura en la sección. con el ensayo de templabilidad de Jominy. aumenta con la capacidad del medio para absorber calor del metal. debido a los gradientes de temperatura que se presentan de acuerdo a su geometría. la cual entra en contacto con el medio enfriante y el centro de la pieza.1 . la capacidad relativa de un acero para ser endurecido mediante el temple se denomina templabilidad.65%).MARCO TEÓRICO 1.0%) y mediano porcentaje de carbono (0. para realizar una comparación sistematica del comportamiento de distintos aceros se debe tener en cuenta el enorme rango de composición de los aceros comerciales. a los cambios de volumen que suceden a la transformación de la austenita o a una combinación de los dos.75 – 1.55 – 0. Sobre los materiales a cortar con las cizallas de acero en estudio: Metales comunes para lamina Dureza Brinell (HB) Acero al carbono 1040 235 Acero de baja aleación 230 Hierro dúctil 167 Cinc AC 414A 91 Dural 3003 H-14 40 .040 máx.90 Puntos críticos aproximados (ºC) Ac1 710 Ac3 765 Ar3 715 Ar1 676 Normalizado 871 Temple 843 Debido a la presencia de elementos aleantes como el Mn y el C el acero tiene buena templabilidad. 0. 4.55 – 0.1 3.El proceso de revenido involucra variables como la temperatura. el tiempo a esa temperatura y la composición que incluye elementos aleantes y elementos residuales.040 máx.65 0.35 0.75 – 1.20 – 0.0 0.70 – 0. Características del acero AISI –SAE 5160: Este acero es frecuentemente usado para muelles. otros datos de este acero son según el anexo 22: Composición (%) C Mn P S Si Cr 0.6 se observa en el digrama Fe-C1 del anexo 3 se pueden determinar temperaturas para el normalizado y temple de 871 y 843 respectivamente. Otras propiedades que se modifican durante el revenido son la ductilidad que aumenta levemente. conveniente para la prueba debido a que la probeta tiene 0. dureza y resistencia a la tensión se reducen como se observa en el anexo 23. lo que hace posible que pueda templarse en agua o aceite.5’’.8’’. resortes y cizallas de corte de metales. Por el 0.4 x 0. 0.4 x 0. según su curva Jominy (anexo 1) que reproduce su templabilidad se puede ver que tiene muy buena templablilidad hasta una distancia de 0. Se hace metalografía para comprobar la microestructura deseada y por tanto propiedades deseadas. Debido a la máxima dureza obtenida se procedió a revenir a 350ºC durante 10 min como primera medida para no arriesgar la dureza. Se sacó del horno y se dejó enfriar al aire por cerca de 10 minutos 8. Se hizo metalografía a la pieza para observar los microcontituyentes comprobar la presencia de martensita en toda la extensión del metal como se deseaba. 3. por ejemplo. es decir con una severidad de temple H de 1.PROCEDIMIENTO El procedimiento se describe gráficamente como se puede ver en la Fig. Se tomaron dos medidas de dureza en la superficie y una en el centro 5. reactivo conocido como Nital. llevando hasta 850ºC y se mantuvo durante 40 min. Se tomaron medidas dureza en la superficie y en el centro.2. obteniendo resultados satisfactorios. se realizó un normalizado del acero. se mojó durante aproximadamente 5. 7. 9. Para asegurar que el acero se encuentre en condiciones originales. 2. contiene 2. para pulido ASTM E35.0s con un secado inmediato con algodón y alcohol. evitando quemar la muestra por el ataque y que tampoco se oxidara antes de secarla . revelando microestructura.10 mL de ácido nítrico HNO3 en 90 a 98mL de etanol o metanol.14: 1. Se templó desde 850ºC hasta temperatura ambiente con agua agitando moderadamente. Nota: Para el análisis completo de nuestro materiale en el laboratorio de caracterización de materiales fué necesario seguir lineamientos para cada paso en el procedimiento. Se pulió la muestra en una lija Nº 80 para la medición de dureza Rowell obtenida 4. 6. toma de dureza ASTM E18 para Rowell5 Para el ataque químico: se preparó el reactivo que se usa para propósito generales en acero. las normas ASTM (American Society for Testing and Materials) proporcionan aquellas recomendaciones necesarias para la evaluación del material. 6% C templado desde 850ºC en agua. 2 Fig. 1 (Tomado de Atlas of Isothermal Transformations) Trazado del proceso de bonificado ( temple + revenido) sobre el diagrama TTT del acero AISI-SAE 5160. RESULTADOS Y ANALISIS DE DATOS TEMPLE: El temple se hizo en agua con el fin de obtener la pieza templada en su totalidad. Esto concuerda con la teoría y con el diseño que se hizo del temple. porque la pieza era de dimensiones pequeñas por lo que se templaria . 2: Micrografia de un acero 0. se obtuvieron buenos reultados como los que se observan en la Fig.Fig. Se puede observar agujas de martensita en toda la pieza. además la martensita en sí también es frágil por lo tanto el tratamiento de revenido debio considerarse para eliminar la austenita retenida y reducir fragilidad de martensita. la dureza obtenida en la superficie fue de 62. ademas la precipitacion de carburo epsilon hace que disminuya la sobresaturacion de carbono en la martensita. Recordando que los tipos de materiales los cuales seran cortados con la cizalla tienen como máximo una dureza Brinell de 235 HB. como los aleados. y asumiendo que un valor .fácilmente y más si se hizo en agua con agitación. lo que se conoce como martensita revenida. esto concuerda con la curva Jominy y el valor de dureza corresponde a la trasformación de más de 90% de martensita. las Fig. y obtener martensita revenida. lo que fragiliza el material. Bien sabido es que para aceros que se templan efectivamente. el proceso sin difusión de átomos de carbono lleva consigo que se quede austenita retenida entre las agujas de martensita. Estos procesos tiene tienen algo de difusion y por eso la auntenita retenida al calentarse tiene tiempo de transaformarse en bainita pues esta temperatura de revenido conrresponde al rango de transformacion bainítica. 3 y 4 micrografias de AISI-SAE 5160 revenido a 350ºC durante 10 minutos y enfriado al aire. Se observa que no queda autenita retenida porque se ha transformado a bainita y se han suavizado las agujas de martensita por la difusion que hubo de carbono a esta temperatura. 3 y 4 muestran la microestructura resultante: Fig.5 HRC y en el centro 61 HRC. REVENIDO: Se hizo el tratamiento térmico de revenido por encima de la temperaura Ms a 350ºC con el fin de tranformar la austenita retenida. asi sabremos que cortará efectivamente. con lo cual se concluye que si se hubiese mantenido durante más tiempo dicho acero se hubieran perdido en gran cantidad características primordiales como dureza. Otras propiedades como se mencionó anteriormente tambien se alteraron. ademas de que se encuentra dentro del rango deseado de dureza. pues se obtuvo una microestructura en la cual se observaba muy bajo porcentaje de martensita y una dureza por debajo de 33 HRC. tal vez porque en un principio solo se dejó 30 minutos a 840ºC lo cual no permitió la transformación austenítica. CONCLUSIONES El acero AISI SAE 5160 se comporta como un acero de buena tamplabilidad para piezas de menor tamaño. Durante el revenido reducción de fragilidad se dio rápidamente. pero no dio ningún resultado tal vez por errores en el procedimiento. La dureza que se obtiene al templar en agua dicho metal es uniforme en toda la pieza. La dureza que se obtuvo despues del revenido fue de 44 HRC en el centro y 47 HRC en la superficie. La dureza obtenida satisface correctamente el pedido porque es cercano a 2 veces a dureza de los metales a cortar.seguro para esta aplicación esta entre 41 HRC (401 HB) y 48 HRC (462 HB). debido a los elementos aleantes y el porcentaje de carbono que determinan una transformación efectiva de martensita. OBSERVACIONES El temple se hizo una vez con aceite conociendo la buena templabilidad del acero. fue un resultado bueno porque conservamos gran parte de la dureza pero se redujo la fragilidad que no convenía para la aplicación de cizallas de corte de laminas. . esto se puede visualizar teóricamente en ANEXO 2. esto se observó porque se templó eficazmente en la práctica desarrollada. además la calidad del aceite y la eficiencia del horno pudieron influir negativamente en ese primer procedimiento. El acero 5160 presenta buenas respuestas a la aplicación de tratamientos térmicos para secciones pequeñas o delgadas lo cual lo hace práctico para la fabricación de las cizallas de corte de metal industrialmente. BIBLIOGRAFIA 1. Atlas isothermal Tranformations 5. ASTM E3. 1972 8. 2013 ANEXOS 1. 6. James F. Catálogo de Aceros Especiales. 4. Forjas Alavesas. 1961 3. ASTM E18 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials. Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens. Introduccion a la Ciencia de los Materiales para Ingeniería. Dra Sandra Judith García Vergara. TORAL. 7. Univeridad Industrial de Santander. Curva Jominy . Tecnologia del Tratamiento Térmico. Asdrubal Valencia Giraldo. Republic Steel Corporation. Editorial Universidad de Antioquia 2. Apuntes curso de Tratamiento Térmicos. Mechanics Properities of Alloy. Shakelford. Grafica Propiedades del 5160 .2. Diagrama de Fases Fw-C .3.