I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias

Extractivas

AUTOMATIZACION DEL ENSAYO DE TEMPLABILIDAD J O M IN Y ."

4i

T E S I SQ U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O D E

I N G E N I E R O M E T A L U R G I C O

P R E S E N T A

J O S E A N G E L C O N T R E R A S M O R A

M E X I C O , D . F. 1984

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACIONT-9

Meare, d f . 11 de ene ro de 1984

C. JOSE ANGEL CONTRERAS MORAPasante de Ingeniero METALURGICO 1974-1978Presente

El tema de trabajo y/o tesis para su examen profesional en la opción TESIS TRADICIONAL INDIVIDUAL

es propuesto por el C QR _ FRANCISCO PALACIOS PALACIOS quien sera el responsable

de la calidad de trabajo que usted presente, referida al tema “ AUTOMATIZACION DEL ENSAYO DE TEMPLAB ILIDAD JOMINY."

el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el siguiente orden

RESUMEN INTRODUCCION

I.- CONSIDERACIONES TEORICASII.- ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LOS VALORES OBTENIDOS POR

COMPUTACION Y VALORES EXPERIMENTALES DE LAS CURVAS JOMINY

III.- RESULTADOS 'IV.- DISCUCION DE RESULTADOS V.- CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

y *

S I I . K I I \ | | \

/>!L L » lt _ U .k n \ 1 L / .L IL A

Por su incondicionel cariño, demostrado a través de toda I b vida, aunado e s u compren­sión s todos mis setos,

i GRACIAS !

a m i c PADRFS-

A MIS HERMANOS: „ . . . . . .Con e s p e c i ó l agradecimiento eMaría Eugenia y Francisco, portodo su apoyo moral y materialbrindado siempre y en cualquiercircunstancia.Mi agradecimiento y mi solidaridad eterna pa^a ustedes -

A MIS HERMANOS: „ . . , - . , , „ , .M a n a del Rosario, Joel, M a n a deLourdes, Margarita, Rodolfo, Sergioy Carlos, por toda" lss vivenciasque juntos hemos tenido y que hanenriquecido y estimulado mi espíritu.Fraternalmente.

A MI HONORABLE 3URAD0:„ c . D , .Dr. Francisco PalaciosIng. RüDerto LemusIng. Martín Metienzo.

A MI ESCUELA

A USTEDES Familiares, maestros y amigos, a todos ustEdes que me han brindado apoyo, co­nocimientos y alegrías, mi gratitud y mi esperanza de poder corresponderías como lo merecen.

Pag .

CAPITULO I.- Consideraciones Teorices....................................... i*

1.1.- El diegrama Hierra-Carbono..............................i*

1.2.- Diagramas de Fase........................................ 9

1.2.1.- El diegreme Isotérmico TTT.................... 10

1.2.2.- El diagrama TTT de enfriamiento continuo.... 12

1.2.3.- Relación entre el diagrama TTT de enfriami­

ento continuo vs. isotérmico..................15

1.2.i*.- Transformación de la eustenite s enfriami­

ento continuo................................... 15

1.3.- Influencie del tamaño de grano y de los elementos

de aleación en la templabilidad de las aceras, y

su efecto en las curvas Jominy.........................2Ü

1.3.1.- Definición de Templabilidad................... 22

1.3.2.- Efecto del tamaño de grano austenítico en

la templabilidad................................23

1.3.3.- Efecto de los elementos de aleación en le

templabilidad................................... 25

1.1*.~ Parámetros de Templabilidad............................ 3<*

1.t*. 1.- Diámetro Crítico D ,........................... 31»

1.1*.2.- Diámetro Crítico Ideal D^..................... 31*

1.5.- Breve introducción a les computadoras................37

1.5.1.- Componentes básicas de una Computadora...... 38

1.5.2.- Tipos de Computadores..........................1*0

C O N T E N I D O

R E S U M E N

I N T R O D U C C I O N .................................................................................. 1

CAPITULO II.- Estudio compE.rg.tivo e nt r e l o s v s l o r e s o b t e n i d o s

por computación y v e l o r e s e x p e r i m e n t e l e s de l e s

curves Jominy . ............................................... 42

2.1.- Meteiiel y Equipo utilizedo......................... 42

2.1.1.- Enseyo Jominy.............................. ..42

2.1.2.- Computecionel................................ 43

2.2.- Metodologíe Empleede..................................44

2.2.1.- Enseyo Jominy.................................44

2.2.2.- Computecionel.................................47

CAPITULO III.- Resultedos................................................... 54

CAPITULO IU.- Discusión de Resultados................................... 75

CAPITULO V C o n c l u s i o n e s ....................................... 81

BIBLIOGRAFÍA.................................................................. 83

R E S U M E N

El presente trabejo de tesis, es un programa computecionel que pre­

tende sustituir le realización de la prueba de templabilidad Jominy, por

un mecanismo automático que sólo requiera del conocimiento del análisis

químico del material a ensayar, así como de su tamaño de grano austeníti_

c o .

El programa se basa en ls determinación de la dureza de un acero en

la estructura 50% martensítice, según la gráfica desarrollada por Hodge

y Drehoski, y en la ecuación de E.Just, que determina las durezas que —

puede presentar un acero a lo largo de una probeta, el realizar el ensa­

yo de templabilidad Jominy. ñl relacionar ambas cuestiones, se obtiene -

el diámetro crítico ideal, para el cual existe una relación en la cual -

ls dureza está dada por unos fectores determinados empÍTicemente por Boy

y Field.

I N T R O D U C C I O N

Hasta hace algunos sños, reslizsr el análisis químico de un acero era

más fácil, que realizar los lentos y costosos ensayos mecánicos en diver—

sos espesores, por lo que la selección de los aceros especiales se hacíe -

en base s su composición química.

Al necesitar los consumidores aceros con características mecánicas —

cada vez más precisas, hubo que estrechar mucho los límites de composición,

consiguiéndose más regularidad en las características de los aceros, pero

para cumplir estas condiciones, se llegó a precios muy elevados, con nota­

ble perjuicio en la marcha de las acerías.

Ante esas dificultades, interesaba mucho disponer de algún ensayo sen_

cilio que permitiera conocer rápidamente ciertas propiedades de los aceros,

que sirviera para fijar condiciones de recepción, y para ensayar de una —

forma sencilla los aceros que recibiría el consumidor.

El ensayo Jominy ha resuelto algunas de las dificultades que se pre—

sentaban pera hacer esa selección. Este ensayo fué descrito por primera —

vez por sus autores, üi.E. Jominy y A. L. Boegehold, de los "Research Labo-

boratories División de ls General Motor Co. ", de Detroit, en el trabajo"-

A Hardensbility Test for Carburizin Steel ", publicado en 1938 por la A.S.

M. (k).

El ensayo, que es muy empleado para aceros de menos de 0.60% de Csrb£

no, consiste en templar una probeta cilindrica de ciertas dimensiones, por

medio de un chorro de agua que enfría solamente la base de la probeta.

Con los resultados que se obtienen en este ensayo, se puede medir la

templabilidad de un acero y prever los resultados que se obtendrán templar^

do en agua, aceite, etc., barrea de diferentes espesores.

Además el valor de este ensayo aumenta el haberse comprobado que —

muchas de las propiedades mecánicas ordinarias del acero, tales como la re

-2 -sistencis 3 la +rsrción, límite elástico, estricción y alargamiento, son -

función de le dureza del acero y éste s su vez, es función de ls microes—

tructura.

Por otro ledo, ls creciente demsnds de medios que sgilicen ls obten—

ción de resultedos de un proceso determinado, hs llevado al hombre s crear

los instrumentos necesarios pera tsl fin, siendo ls computadora un instru­

mento que hs sido capaz de resolver en el mínimo tiempo, problemas que re­

querían de trsbsjo y tiempo excesivos.

La automatización del ensayo Jominy, tiene no sale el objetivo de au­

mentar su eficacis en razón de un mejor funcionsmiento, sino que también -

es un status buscado a partir de la, en ocasiones, indisponibilidsd de re­

cursos, tanto humanos como de maquinaria, e inclusive de tiempo.

Es por esto, que ls automatización del ensayo Jominy, puede ser un —

instrumento valioso en la obtención de resultados rápidos y confiables de

ls templabilidad de un acero, puesto que maneja datos conocidos, como lo -

es le composición química del acero en cuestión.

Ahora bien, el computerizar el ensayo Jominy trserís como consecuen—

cis e] manejo óptimo de los materiales necesarios psrs la fabricación del

acero, desde el punto de vista económico, siempre y cuando la manipulación

del contenido de elementos de aleación sea cspsz de producir un acero que

cumpla con los requisitos de templabilidad demandados.

C ñ P I T U L D I

I.- C O N S I D E R A C I O N E S T E O R I C A S

1.1.- EL DIAGRAMA HIERRO-CARBDNO.

Las aleaciones hierro-carbono, cuyo contenido de este último elemen­

to na rebase el 2% se llaman "aceros", y por arriba del 2% de Carbono en

la aleación, se les llama "fundiciones".

Los aceros constituyen el mayor tonelaje de metal usado por el hom—

bre, por Id que el estudio del sistema hierro-carbono (composición funda­

mental de los aceros) es valioso no sólo porque ayuda a explicar las pro-

piedadespiedades de los aceros, sino también como un medio de entender —

las reacciones de estado sólido en general.

Para clasificar a los aceros, se pueden utilizar varios métodos, en­

tre los cuales está, el que los distingue por el rango en el contenido de

carbono,nombrándolos como sigue (2):

Acero de bajo carbono: hasta 0.25% de carbono

Acero de medio carbono: de Ü.25 a 0.55% de carbono

Acero de alto carbono: más de 0.55% de carbono.

Otro método de clasificación es el de la composición química, en el

cual, por medio de un sistema numérico, se indica el contenido aproximado

de los elementos importantes en el acero. Este método ha sida desarrolla­

do conjuntamente por la American Iron and Steel Institute (AISI) y por la

Society of Automotive Engineers (SAE).

Para hacer una exposición más objetiva del sistema hierro-carbono, la

figura 1 muestra los aspectos más importantes del mismo, tanto de la parte

estructural (microestructura), como de las fenomenos ocurrentes en el ca­

lentamiento y posterior enfriamiento del acero. La misma figura muestra la

porción de interés del sistema, aún y cuando los elementos de aleación in­

fluyen en los cambios alotrópicos del mismo.

Diagrama

de est

ada

hierro—corbono

(3),

TE

MP

ER

AT

UR

A

6 -

A u s t e n i t o

F c r r i t a

F e r r i t a +■ C e m e n i 11 a

0 O 1 0 o 2 0 O 30 o 4 0 O 5 0 O 6 0 0 7 0 O 8 0 O 9 0

P O R C E N T A J E D E C O N T E N I D O D E C A R B O N O

F I G 2 - P O R C I O N H I P O E U T E C T O I D E D E L D I A G R A M A H I E R R O - C A R B U -

R O D E H I E R R O ( C o n A u t o r i z a c i ó n d e D o w d e l l G e n e r a l M e t a l l o g r o _

phy J o h n W i l e y 8c S o n s , I n c , N u e v o Y o rk , I 94 3) (2)*

I 7 0 0

Como la figura muestra fundamentalmente la parte entre el hierro pura

y un compuesto intersticial de carburo de hierro, que contiene 6.67% de —

carburo poi peso, se llamará diagrama hierro-carburo de hierro.

El procesa de solificación primaria de las aleaciones comienza cuando

se alcanzan las temperaturas que corresponden a la línea flBCD (línea de lí_

quidus). La finalización de la solidificación corresponde a las temperatu­

ras que forman la línea de solidus AHJECF.

Como no es el objetivo de esta tesis ver las tranformaciones que tie­

nen lugar en el estado líquido, sino las que ocurren en la solidificación

secundaria, se procederé a un análisis somero de ellas.

El hierro es conocido en sus modificaciones alotrópicas y # . El -

hierro oc existe a temperaturas inferiores a 910°C y superiores a 1401°C,

tal y como se observa en la figura 1. En el intervalo de temperaturas de

14D1 a 1539DC, el hierro existe en la formad. A una temperatura inferior

a 7680C, el hierro es magnético (ferromagnético). El punta crítico (768°C)

correspondiente a la transformación magnética, es decir, a la pérdida de

las propiedades magnéticas, se denomina "punto de Curie", y se designa por

Ar2 (durante el enfriamiento) y por Ac2 (durante el calentamiento).

El hierro, a temperaturas superiores al punto de Curie, es decir, el

hierro no magnético, se denomina hierro .

Las transformaciones que tienen lugar en el estado sólido (solidifi­

cación secundaria), están relacionadas con la transformación del hierro i*

al hierro ^ , y de los diversos cambias que tienen lugar durante el enfri­

amiento muy lento, del intervalo de austenita, de varios aceros.

Por debajo de la línea GS de la austenita, se forma ferrita. Los pun­

tos criticas que forman la línea GS en las condiciones de equilibrio se d^

signan por Ar-j en el caso del enfriamiento, y por AC3 en el del calentami­

ento (finalización de la solución de la ferrita).

La linea ES durante el enfriamiento, corresponde a las temperaturas

-7-

- f l -

‘el comienzo de la descomposición de la austenita y la separación de ella

de la cem en tita (cementita secundaria).

El punto S a 723I-IC y una concentración de carbono del 0.8% indica la

temperatura mínima de la existencia en equilibrio de austenita durante el

enfriamiento.

Cuando se alcanzan los 723°C, se produce la descomposición de la aus­

tenita con la formación de una mezcla eutectiode denominada perlita. El —

eutectiode-perlita se obtiene como resultado de la precipitación simultánea

de partículas de ferrita y cementita de la austenita. Así pues, la perlita

contiene G.8% de carbono, se forma a 723°C y es una mezcla mecánica de das

fases: ferrita y cementita. La temperatura de equilibrio de fase (723°C, -

línea PSK de la figura 1): austenita perlita (ferrita + cementita)

se designa por Ar^ (durante el enfriamiento) y por Ac^ (en el caso de ca—

lentamiento).

El punto P, se caracteriza como el indicador de la solubilidad límite

del acrbono en el hierro «<. en dependencia de la temperatura y corresponde

durante el enfriamiento, al momento en que de la ferrita comienza a sepa—

rarse la cementita en exceso. Por lo tanta, las aleaciones ubicadas a la -

izquierda del punto Q, están compuestas solamente de ferrita. Las aleacio­

nes cuya concentración se encuentra entre los límites de Q a P, tienen una

estructura bifásica: ferrita y cementita en exceso, que se separa de la -

solución sólida al disminuir la temperatura. La cementita formada de la -

ferrita se llama cementita terciaria.

Una definición de las setructuras que por razones descriptivas o con­

memorativas, se han asignado a las estructuras que aparecen en el diagrama

de la figura 1 es la siguiente:

"Cementita", o carburo de hierro, Fe^C, contiene 6.67% de Carbón en peso.

Es un compuesta intersticial típicamente duro y frágil de baja resistencia

a la tracción, pero de alta resistencia compresiva. Es la estructura más -

-9 -

dura que aparece en el diagrama.

"Austenita", es el nombre dadD a l a solución sólida £ . Es una solución -

sólida intersticial de Carbón disuelto en hierro . La máxima solubili—

dad es del 2% de Carbón a 2065OF (1129DC). Las propiedades promedia son: -

resistencia a la tracción mayor que la Pe la cementita, alta tenacidad, —

generalmente no estable a la temperatura ambiente.

"Ledeburita", es la mezcla eutéctica de austenita y cementita; contiene —

4.3% de Carbón y se forma a 1129°C.

"Ferrita", es el nombre dado a la solución oí . Es una solución sólida in­

tersticial de una pequeña cantidad de Carbón di suelto en hierro ot . La -

máxima solubilidad es de Q.025% de Carbón a 723°C, y disuelve sólo 0.008%

de Carbón a temperatura ambiente. Es la estructura más suave que aparece -

en el diagrama.

"Perlita", es la mezcla eutectiode que contiene 0.8% de Carbón y se forma

a 723°C a un enfriamiento muy lento. Es una mezcla muy fina, tipo placa o

laminar de ferrita y cementita.

La figura 2 muestra la porción hipoeutectiode del diagrama hierro-ca£

buró de hierro. En ella se muestran también los resultados del análisis —

térmico de una serie de aceros al Carbón, con una velocidad de calentamien

tD y enfriamiento iguales; el diagrama muestra el efecto de esta velocidad

de calentamiento y enfriamiento en la posición de las líneas Ac y Ar; las

líneas Ac,, y Ar^ se deben al cambio magnético en hierro a 768°C.

1.2.- DIAGRAMAS DE FASE.

Para el estudio de los tratamientos térmicos, principalmente el temple

normalizado y recocido de los aceros, es muy interesante la representación

gráfica ideada por E.S. Davenport y E.C. Bain (7) de United States Steel -

Corporation Research Laboratory, llamada algunas veces curva de la "S", de­

bido a su forma característica y por Dtros, diagramas o curva TTT (tempera

tura, tiempo, transformación), y también diagrama de transformaciones isotér

micas de la austenita.

Los diagramas TTT, muestran las líneas de comienzo y fin de la trans

formacion de la austenita y son validos para una sola composición del acero,

tal y como se muestra en la figura 3.

Conociendo el diagrama TTT y con la ayuda del ensayo de templabili—

dad Jominy, se pueden determinar todas las condiciones necesarias para todos

los procesos de tratamiento térmico, tales como las duraciones o las tempera

turas y las propiedades que se conseguirán. Cuando, por ejemplo, las curvas

de comienzo de transformación están próximas al eje de temperaturas (ordena­

das), sera necesaria una gran velocidad de enfriamiento, que se consigue por

temple en agua o en salmuera, para lograr un temple total. Pero si las cur—

vas de comienzo de transformación están desplazadas muy a la derecha, a tiem

pos de permanencia muy largos, puede bastar, para conseguir un temple en —

toda la sección, el enfriamiento en aceite o al aire.

Ademas, los diagramas TTT permiten conocer con claridad el efecto de

lDselementos de aleación sobre el comportamiento de la austenita frente a la

transformación.

Según la forma de obtenerlos y de emplearlos, se distinguen dos ti—

pos de diagrama TTT: los de transformación isotérmica y los de transforma —

ción durante el enfriamiento continuo.

1.2.1.-EL DIAGRAMA ISOTERMICO TTT.

Este diagrama indica la transformación de la austenita en perlita,

bainita o martensita por enfriamiento rápido de la austenita hasta una tempe

ratura determinada y mantenimiento constante a esta temperatura. La figura -

4 muestra el diagrama isotérmico TTT de un acero eutectoide, según U.S.Steel

(7).

De este diagrama se deduce que la estabilidad de la austenita disrro-

- 1 0 -

temperatura

-11-

tiem po(log)

Fig 3 - Esquema de un diagrama TTT (7)

tiempo (log)Fig 4 - Diagrama TTT isotérmico de un acero eutectoide (7)

nüyen de la temperatura de transformación, aumenta rápidamente otra vez la -

resistencia de la austenita a descomponerse, hasta el momento en que se al—

canza la temperatura de formación de la martensita, a la que vuelve a produ­

cirse una transformación muy rápida.

Con el diagrama isotérmico TTT, sólo puede determinarse cuáles son -

los tiempos necesarios para que la austenita empiece a transformarse y termi_

ne de hacerlo. A 55G°C, empieza la transformación (ver figura 4), después de

1 segundo y termina a los 7 segundos. Los productos que se forman son ferri­

ta y cementita. El diagrama es útil para todos los procedimientos de trata—

miento térmico que consistan en enfriar rápidamente desde la temperatura de

austenización, hasta una temperatura de transformación, que se mantiene cons

tante mientras se produce la descomposición ------------— ,

cDmo son, por ejemplo, la obtención de perlita, I q s tratamientos bainíticos

y los temples en baños calientes.

En cambio, el diagrama no puede explicar el proceso de transforma —

ción que tiene lugar en el temple ordinario, puesto que a temperatura cons—

tante es más rápida la redistribución del carbono necesaria para la transfor^

mación, que durante el enfriamiento progresivo Co continuo).

Tampoco sirve el diagrama isotérmico TTT para el tratamiento de grajn

des piezas, porque como consecuencia de las grandes dimensiones de la sec —

ción, no se cumple el requisito de un enfriamiento prácticamente instantáneo

hasta la temperatura elegida para la transformación, que es condición impres_

cindible para la validez del diagrama. Las condiciones idealizadas de enfria

miento que se logran en el laboratorio con probetas muy delgadas, no pueden

conseguirse en la práctica.

1.2.2.- EL DIAGRAMA TTT DE ENFRIAMIENTO CONTINUO

Este diagrama permite explicar los procesos de transformación que -

ocurren en el temple ordinario. La figura 5 muestra el correspondiente dia—

-12-

grama ITT de un acero eutectoide, según U.S.Steel.

En el diagrama se observa que los tiempos que transcurren hasta -

iniciarse la transformación de la austenita, son más largos en el enfria —

miento continuo que en el isotermo, por lo que las curvas de comienzo y fin

de la transformación, se desplazan a tiempos mayores. Como se podrá obser -

var en la figura 5, a los 60ÜDC, la transformación comienza a los 4 según—

dos, y no termina hasta pasados 12 segundos. Esto ya indica la inutilidad -

del empleo del diagrama isotérmico para los métodos de tratamiento térmico

-en los que el enfriamiento es continuo, puesto que en este último, las cojn

diciones y los tiempos de descomposición son enteramente distintos.

Sobre el diagrama de enfriamiento continuo, se puede determinar la

velocidad crítica de temple que es necesaria para que se forme martensita.

De acuerdo con la figura 5, la transformación a perlita se completa en tiem

pos de 10 a 15 segundos, cuando las velocidades de enfriamiento varían

entre 2 y 20° C/segundo. Cuando las velocidades oscilan entre 20 y 1Ü0°C/

segundo, se descompone la austenita en perlita y bainita, y la transforma—

cion ajn no ha terminado cuando se alcanza la temperatura de formación de -

la martensita, por lo que la austenita que aún queda se convierte por ciza-

llamiento en martensita.

Solamente cuando se alcanza una velocidad de enfriamiento de 120°C/

segundo, aproximadamente, se impide cualquier transformación de la austeni­

ta antes de alcanzarse la temperatura de formación de martensita, y por lo

tanto, el único producto que se forma es la martensita.

Esta velocidad de enfriamiento de 120DC/segundo, es suficiente para

producir el temple, y no es aconsejable aumentarla, porque se desplazaría -

el finul de la formación de la martensita hacia temperaturas más bajas y —

quedarla austenita retenida a la temperatura ambiente.

- 1 3 -

-IV-

Oognmo aofermco Lneas de anfrkréento

w i m m h i Trgnsformocton durante el enfriamienfo

J I i L

FIG 0 -D jo aroma de transformaciones isotérmicos (linea de royas y puntos) y diagrama de transfor­maciones con efrfnomtento ccntwuo (lfrtsa loro) deunocero .9 ' n ” °'81Ni : 0.57 %, Cr - 0,64 %, Mo - 0,22 *¿ (4)

fig 5 - Dragroma TTT de enfriamiento continuo de un acero eutectade (7)

austenita

t iempo ( lof l)

- 1 5 -

1.2.3.- RELACION ENTRE EL DIAGRAMA TTT DE ENFRIAMIENTO

CONTINUO US. ISOTERMICO

Las curvas de enfriamiento continuo, correspondientes al temple o

normalizado, no pueden ser colocadas directamente sobre el diagrama de —

transformación isotérmica, porque éste se refiere a procesos de otra natu­

raleza. Sin embargo, se ha comprobado que en los enfriamientos continuos,

los fenómenos se presentan de forma bastante parecida a como ocurrirían si

aplicaramos las curvas de enfriamiento de esos tratamientos sobre el dia—

grama de transformaciones isotérmicas. La diferencia es pequeña y se ha oji

servado que, en el enfriamiento continuo de un acero, las transformaciones

empiezan a temperaturas un poco más bajas que las que resultarían al apli­

car al diagrama de enfriamiento isotérmico a las curvas de enfriamiento —

continuo. Son tan similares en general ambas familias de curvas, que las -

clásicas, determinadas en procesos isotérmicos, sirven generalmente para -

dar una idea muy aproximada de la naturaleza de las diversas transformado

nes que ocurren en los enfriamientos continuos. La figura 6 muestra el dia

grama isotérmico (con líneas de raya y punto) de un acero de: C=0.29%, Mn=

0.81%, Ni=Q.57% Cr=0.S4% y Mo=0.22%; y con líneas llenas, el diagrama co—

rrespondiente a enfriamientos continuos, que no tiene diferencias notables

con el anterior.

1.2.4.- TRANSFORMACION DE LA AUSTENITA A ENFRIAMIENTO

CONTINUO

La descomposición de la austenita a una temperatura cercana a Ar',

transcurre solamente en las condiciones de equilibrio, es decir, a una ve­

locidad de enfriamiento muy pequeña. A velocidades reales de enfriamiento,

la austenita se sobreenfría por debajo de Ar-, y su descomposición transcu­

rre en un determinado intervalo de temperaturas (figura 7).

Con el aumento de la velocidad de enfriamiento, crece el grado de sobre

enfriamiento de la austenita con respecto al punto de equilibrio ftr (figura

7; a).

En la figura 7,b se muestran los diagramas esquemáticos, que muestran -

la influencia de la velocidad de enfriamiento en la temperatura de descompo­

sición de la austenita y en la cantidad de componentes estructurales en el -

acero al carbono eutectDioe, después del enfriamiento.

La temperatura de comienzo de la descomposición de la austenita sobre-

enfriada, a diferencia del punto de equilibrio Ar.., se designa por flr'. Miejn

tras mayor es la velocidad de enfriamiento y más baja la temperatura de des­

composición de la austenita, mas dispersa es la mezcla ferrita-cementita, -

formada semejante a como se observo durante la descomposición isotérmica de

la austenita.

Por .lo tanto, a una velocidad no muy grande de enfriamiento, se forma -

perlita (figura 7,a), a una velocidad mayor U„, sorbita, y a una velocidad -

aún mayor V-, troostita (figura 7,a).

A altas velocidades de nefriamiento (curva k,), no da tiempo a que se -

descomponga toda la austenita a altas temperaturas con la formación de la -

mezcla ferrita-cementita, y parte de ella se sobreenfría hasta el punto Mc,-

y se transforma en martensita. La estructura, en este caso, está compuesta -

de troostita y martensita.

A una velocidad de enfriamiento muy alta, la descomposición difusiva de

la austenita con la formación de mezcla ferrita-cementita se hace imposible,

como consecuencia de lo cual, toda la austenita se sobreenfría hasta el pun­

to Me y se transforma en martensita (figura 7,a , curva V.).

La transformación de la austenita en martensita transcurre no hasta el

final, por eso en el acero templado, junto con la martensita, siempre está -

presente cierta cantidad de austenita retenida (figura 7,b).

La velocidad mínima de enfriamiento (figura 7,a , curva Ve 3, en corres

-16-

-i 7-

Velocidad de enfriomiento v

Austenita (A)de la desintegración A^F+Fé^CíP)

de la desintegración A —Fe,C(P)

Comienzo de la transfor-

A+-M

Arem

mocion A-»~M MeTermino de la ransformocion

Fig 7 - Sobreposicion de ¡os curvos de enfriamiento en el diagrama de desintegración isotérmico de la austenita sobreenfriada (a) y esquemas de la influencia de la velocidad de enfriamiento sobre lo temperatura de transformación de la austenita y la cantidad de componentes estructurales (b) en el ocero eu- tectoide al corbono (3)

pondencia con la cual roda la austenita se sobreenfría hasta el punto Me y

se transforma en martensita, recibió el nombre de "velocidad crítica de tern

pie".

El valor de la velocidad crítica de temple es distinto para los dife­

rentes aceros y depende de la estabilidad de la austenita. Mientras mayoi -

es su estabilidad (y por tanto, mientras más a la derecha están ubicadas -

las líneas de transformaciones en el diagrama de descomposición isotérmica

de la austenita), menor es la velocidad crítica de temple. La velocidad cr¿

tica de temple del acero al carbono, en dependencia del contenido de carbo­

no, Manganeso y Silicio, del tamaño de grano (temperatura de austenización)

puede oscilar en amplios límites de 100 a S00u/segundo.

La velocidad crítica de temple es tanto menor, cuanto mayor es la can­

tidad de carbono y de elementos de aleación (excepto el Cobalto) en la aus­

tenita. Mientras más grande es el grano (es decii, mientras más alta es la

temperatura de calentamiento), menor es la velocidad crítica.

Así, por ejemplo, el acero con un contenido de 0.4% de C y 0.6% de Mn,

con un tamaño medio de grano, tiene una velocidad crítica de temple de 450°

C/segundo, y con un tamaño de grano mayor, de 25DnC/segundo. El Mo en una -

cantidad de cerca de 0.2%, disminuye la velocidad crítica de temple del ac£

ro de grano fino, que contiene D._4% de C y 0.6% de Mn, hasta 120°C/segundo.

La velocidad crítica de temple disminuye fuertemente cuando se introducen -

simultáneamente unos cuantos elementos de aleación. El acero de grano fino

con un contenido de 0.4% de C , 1.5% de Mn y 1.0% de Cr, posee una veloci­

dad crítica de temple cercana a los 40üC,/segundo. En muchas aceros de alta

aleación , la velocidad crítica de temple no supera los 5-20°C/segundo.

La presencia de partículas no disueltas en la austenita, por ejemplo,

carburos, disminuye la estabilidad de la austenita y aumenta la estabili­

dad de la austenita y aumenta la velocidad crítica de temple.

Los diagramas de descomposición isotérmica de la austenita, solamen­

- 1 8 -

te caracterizan en forma cualitativa las transformaciones que ocurren duraji

te un enfriamiento continuo. Se ha demostrado, que la duración de la estabi

lidad mínima de la austenita durante el enfriamiento continuo es 1.5 veces

mayor que durante la descomposición isotérmica. De aquí en primera aproxima

ción, el valor de la velocidad Crítica de temple, puede ser determinado por

la fórmula siguiente (7):

Ve = -------- -i-— DC/segundor 1.5 t .min

donde :

ñ 1= temperatura correspondiente al punto de equilibrio ;

Tmin = temperatura de estabilidad mínima de la austenita sDbreenfriada, en -

°C ;

tmin = tiempo de estabilidad mínimo de la austenita en la zona perlítica en

segundos.

En los últimos años, para determinar la tecnología del tratamiento -

térmico, además de los diagramas de descomposición isotérmica de la auste­

nita, se emplean los diagramas termocinéticos. Estos diagramas dan datos -

mas exactos sobre los intervalos de temperaturas en los cuales transcurren

las transformaciones de fase durante el enfriamiento continuo.

Los diagramas termocinéticos , también se construyen en coordenadas -

temperatura-tiempo. Ellos representan una serie de curvas de enfriamiento,

en las cuales se marcan las zonas de comienzo y finalización de las trans­

formaciones perlíticas e intermedia.

En la figura 8, se muestran los diagramas termocinéticos para el ace­

ro al carbono y aleada. Ellos muestran que a bajas velocidades de enfria—

miento, ocurre sólo la descomposición difusiva de la austenita, con la —

formación de mezcla ferrito-cementítica con diferente grado de dispersión-

(perlita,sorbita, troostita). A altas velocidades de enfriamiento del ace­

-19-

ro al carbono, la descomposición difusiva de la austenita se elimina, y la -

austenita sufre tranfprmación martensítica ( fig.8,a) . En el acero aleado,-

se puede observar también la zona de tranformación intermedia, donde la aus­

tenita se descompone formando bainita ( fig.8,b ).

De la comparación del diagrama de descomposición isotérmica de la auste

nita scbreenfriada y del diagrama de transformación austenítica durante el -

enfriamiento continuo ( fig. 8,a ) se puede ver que las líneas correspondieji

tes en el diagrama termocinéticc, se encuentran a la derecha y por debajo de

las líneas análogas del diagrama isotérmico. Esto demuestra que para un desa

rrollo igual de las transformaciones durante un enfriamiento continuo, se ne_

cesita un período de tiempo mayor que durante la descomposición isotérmica -

de la austenita sobreenfriada.

1.3.- INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE GRANO Y DE LOS ELEMENTOS DE

ALEACION EN LA TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS, V SU

EFECTO EN LAS CURVAS JOMINY.

El fin directo del tratamiento térmico es modificar la estructura y mi

croestructura del acero ( lo que incluye el tipo de las fases en la microes

tructura, tamaño de grano, forma, distribución y tamaño de partículas; es—

fuerzos residuales y su eliminación; tipo, número y distribución de dsfec—

tos de los cristales, etc.). Todo eso sirve para modificar las propiedades,

especialmente las mecánicas, de los aceros.

El templado es un proceso de enfriamiento rápido de un acero que ha —

sido llevado previamente a la temperatura de austemzación, y en el cual, -

alguna parte o casi toda la austenita se transforma en martensita. La auste

nita transforma, si decrece la temperatura hasta abajo de las temperaturas-

críticas. Es decir, el resultado de la transformación depende del modo como

llega el acero a las temperaturas subcríticas ( factores externos ), y de -

las características del acero mismo.

-30-

- 2 1 -

t °c

Fig 8 - Diagrama termocmetico de transformación de la austenita - sobreenf rio doa — acero eutectoide al carbono - (con lineas finas,se indica el dia­grama de desintegración isotérmica de la austenita sobreenf iodo), b — acero oleado 0.44 % C ,0,22 •/• Si , 0,8 •/. Mn 1,07*/. Cr (3)

-22-

L ds factores externos que influyen en el resultado de la transformación

de la austenita son, sobre tüdD :

-tamaño de la pieza.

-medio de enfriamiento.

Los factores del material son :

-composición química.

-estado de la austenita (tamaño de grano austenítico, homogeneidad).

1.3.1.- DEFINICION DE TEMPLABILIDAD.

Para describir de una manera cuantitativa el papel del acero mismo so­

bre el resultado del tratamiento térmico, se busca una característica de la

transformación de la austenita que no dependa de los factores externos ( u-

sea, una propiedad del acero ); tal propiedad se llama "templabilidad".

La "templabilidad", se puede definir como la penetración del temple, -

es decir, penetración de la dureza en el material.

La templabilidad depende esencialmente del tamaño de grano austenítico

y del contenido de elementos de aleación del acero, incrementándola notable^

mente los elementos Silicio, Manganeso,Cromo, Níquel y Molibdeno.

Es importante consignar que no todos los metales admiten el temple, ni

el temple produce idénticos efectos en todos los metales y aleaciones.

El temple fija en frío la estructura que presenta el metal a elevada -

temperatura. Otras por el contrario, templan cualesquiera que sea la propor^

ción de sus constituyentes; hay otras que sólo pueden templarse con determi_

nadas proporciones de sus constituyentes.

Todas las aleaciones que al variar la temperatura a que se hayan some­

tidas no presentan cambios de estructura o de constitución, no admiten el -

temple, en el sentido de que no adquieren dureza; en éstas sería perjudicial

someterlas a la violenta operación del temple, porque no se obtendría resul­

tado práctico alguno, como ocurre con el hierro dulce y otras aleaciones.

- 2 3 -

Como ya se ha mencionado, la "templabilidad" es una propiedad del acero

que describe su aptitud para transformarse en una estructura de alta dureza

en la profundidad de su sección transversal. Si es una propiedad del acero

nada mas, no debe depender de las dimensiones de la pieza o de la naturaleza

del medio enfriante. Eso lo tienen que respetar él o los ensayos para deter­

minar la templabilidad cuantitativamente. Además, cada método tiene que defi

nir la estructura de "alta dureza" . Con eso, la templabilidad tendrá la di­

mensión de longitud (mm, pulg.), indicando la profundidad de la zona con el-

temple crítico. La estructura de alta dureza será, naturalmente, martensita

o la mezcla de martensita y bainita (7).

1.3.2.- EFECTO DEL TAMAÑO DE GRANO AUSTENITICO SOBRE

LA TEMPLABILIDAD.

Este efecto esté en relación a la manera heterogénea en la cual nuclea

la perlita en los límites de grano austeníticDS. Mientras que la velocidad-

de desarrollo de la perlita es independiente del tamaño de grano de la aus—

tenita, el numero total de núcleos que se forman por segundo, varía directa

mente con la superficie disponible para su formación. Así, en un acero de —

grano fino, no. 7 ASTM , hay cuatro veces mas area de límite de grano que -

en el acero de grano grueso na. 3. Por tanto, la formación de la perlita en

el acero de grano mas fino, es mas rapida que en acero de grano grueso y, -

en consecuencia, el acero de grano fino tiene una templabilidad más baja -

(5).

La fig. 9 muestra mas objetivamente lo descrito anteriormente. El usa-

de un tamaño de grano austenítico grueso para aumentar la templabilidad, es

tá acompañado por cambias indeseables en otras propiedades, tales como un -

aumento en la fragilidad y pérdida de ductilidad. Las grietas de temple, o-

agrietamiento del acero debida al choque térmico y a las tensiones inheren-

-OT-

Mo=0.22% 14)Elementos en

Fig.10-Representación esquema'tica del efecto de la variocio'n en composición química para un acero de clase dada Lo curva de enfrio - miento quedo sobrepuesta ol principio de lo curvo de transformacicn.(2)

tes a la operación del templado, son también más comunes en probetas de gra

no grande.

1.3.3.- EFECTO DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION

EN LA TEMPLABILIDAD.

La composición química de una acero viene dada por intervalos entre —

los porcientos de los elementos contenidos en dicho acero. Esto produce va­

riación en la composición química, resultando que dicha variación, dBntro de

un grado específico de acero, hará que varíe la velocidad crítica de enfri£

miento y , a su vez, que varíe la respuesta del acero al tratamiento térmi­

co, lo que se indica en la fig. 10.

Un acero con elemento en cantidades menores, no alcanzará DDn el tem—

pie, su dureza total pero si los elementos de aleación están en su límite -

máximo permisible por norma, si alcanzará su dureza total.

La templabilidad del acero aumenta con el contenido de Carbón, aunque-

la templabilidad de las aleaciones Fe-C simples, es muy baja. Debido a que-

el aumento en la templabilidad está asociado al aumento del contenido de —

Carbón, es evidente que la formación de perlita y constituyentes prneutec—

toides se vuelve más difícil entre más alto sea el contenido de Carbón en -

el acero.

La templabilidad también es función del contenido de elementos de alea

ción del acero, tales como: Mn, Si, Ni, Cr, Mo, etc.

De los elementos de aleación comunes añadidos al acero, el único que -

se conoce que baja la templabilidad es el Cobalto. La presencia de Cobalto-

en el acero aumenta tanto la velocidad de nucleación, como la del desarro—

lio de la perlita, y los aceros que contienen este elemento son más difíci­

les de endurecer que los que no lo contienen.

Al excederse la velocidad de enfriamiento de la crítica, se originará-

-23-

-26-

T E M P E R A T U R A D E A U S T E N I Z A C I O N 8 5 0 °GRANO M IXTO [ N ° 2 - 3 ( 75 % ) , N ° 7 - 8 ( 2 5 % ) ]

T E M P E R A T U R A S D U R E Z A

F I G U R A I I - C U R V A D E L A S D E U N A C E R O D E 0 3 5 % D E C A R B O N O Y 0 3 7 % D EM A N G A N E S O ( 4 )

unE transformación a martensita. Las velocidades que no excedan ls crítica

de enfriamiento, formarán varias mezclas de ferrita, bainita y martensita

(se disminuye la cantidad de msrtensits y la velocidad de enfriamiento). -

Para obtener perlita en un acera,es necesaria una velocidad de enfriamien­

to "lenta".

En general, las elementos de aleación aumentan la templabilidad, re­

tardando la transformación en las regiones ae perlita y de bainita, y per­

mitiendo de este modo que se forme martensita con velocidades de enfriami­

ento menores.

En las figuras 11 y 12, se puede observar el efecto del Mn sobre ls -

forma y posición de la curva de la "S". Como se puede ver, en la figura 12

(que es un acero con mayor contenido de Mn que el representado en la figu­

ra 11), la curva de las transformaciones he sido desplazada hacia la dere­

cha, y el nivel de todas las transformaciones se ha retrasada y descendido

Este desplazamiento es característico de los metales que, como el Mn, for­

man solución sólida con ls austenita.

Los elementos que forman carburos, tales como el Cr y el Mo, aún en -

pequeñas cantidades, son la causa de que en algunos diagramas "5" aparez—

can dos narices: una correspondiente a la transformación perlítica y otra

a la bsinítica. Ls figura 13 representa el diagrama de un acero de 0.33% -

de carbono, 0.45% de Mn y 1.97% de Cr. Por comparación con el acero de la

figura 11, se ve que la adición de 1.97% de Cr, no sólo ha desplazado la -

curva hacia la derecha, sino que la forma de la curva también ha cambiado.

El tiempo para la completa transformación ha aumentado extraordinariamente

en la región de temperaturas correspondientes a la sorbita y bainita supe­

rior, y en cambio, el aumento no es sensible en le región de formación de

ls bainita inferior (4).

La r ep r e s e n t a c i ó n g r á f i c a de Ids resul t a do^ de l a i n f l u e n c i a de l o s -

e l ement os de a l e a c i ó n en l a curva d e l ens ay o Jominy, s e o b s e r v s en l s f i -

- 2 7 -

-28-

TEM PERA TU RA DE AUSTENIZACION 8 5 0 °GRANO MIXTO L " N ? 7 ( ? 0 % ) Y N ? - 2 (3 O °/o ) ]

T I E M P O S

F IG U R A 12 - CURVA DE LA S , DE UN ACER O DE O 35 % DE CARBO NO Y I 8 5 % DEMANGANESO ( 4 )

T E M P E R A T U R A D E A U S T E N I Z A C I O N 8 7 5 °GRANO F INO ( N ° 6-7)

TEM PERA TU RA S D U R E Z A

T I E M P O S

F IG U R A 13 - C U R V A DE L A S DE UN A C E R O DE O 3 3 % D E C A R B O N O 0 4 5 % DE M A N G A N ES OY I 9 7 % DE C R O M O ( 4 )

-30-

Pistancio ol extremo templado en m

OESIGNACION

TEMPERATURAD€ TEMPLE

ANALISIS QUIMICO

C Si Mu S P Cr Ni Mo V

No 4 860 °c 0 18 0 23 0 38 1 07 3 59 022

Re M o 860 "c 0 46 0 27 0 60 1 10 0 20

F5 820 ”c 0 45 025 0 50

F8 780 °c 0 85 0 24 0 40

Fig 14-Curvas de templabilidad Ensayo Jominy para varios aceros

- 3 1 -

gura 14, ls cusí permite reconocer fácilmente la diferencia en la templabi­

lidad de aceros de diferente composición. Es, así mismo, muy fácil ver en -

ella, como la dureza de la martensita sólo depende del contenido de carbono

y como la presencia de elementos de aleación influye en Ib templabilidad, -

es decir, evita ls caida brusca de dureza al alejarse del extremo templado.

Pero una de las maneras más fáciles de demostrar el eFecto de los ele­

mentos de aleación sobre la templabilidad, es mediante Factores multiplica­

dores de la templabilidad empírica. Estos Fsctores hacen posible una aprD—

ximación de primer orden de la templabilidad de un acero, solamente si se -

conocen su composición química y su tamaño de grano austenítico. Existen ya

tablas y diagramas para estos Factores multiplicadores, como los mostrados

en las figuras 15 y 16. Así, por ejemplo, el método más fácil es el que se

basa en el concepto de "Diámetro Crítico Ideal", y con el que se calcula -

la templabilidad teórica de un acero, a través de la siguiente fórmula ge-

ral:

Dj= Dj (C) x (F.M. x % Mn) x (F.M. x % Si) x (F.M. x % Ni) x ........

x (F.M. x % Cr) x (F.M. x % Mo).

donde:

Dj= diámetro crítico ideal.

Dj (C)= diámetro crítico para un porcentaje de carbono y tamaño de grano -

dados.

F.M.= factor de multiplicación correspondiente al porcentaje de cada ele—

mentD de que conste una determinada aleación.

Así, poe ejemplo, considérese un acero AISI 8640, cuya composición —

sería: C-0.38 a 0.43; Mn-0.75 a 1.00; Si-0.20 a 0.35; (\li-0.40 a 0.70; Cr—

0.40 a 0.60; Ma-0.15 a 0.25 (cantidades referidas a porcentaje en peso).

Es interesante observar, que al calcular ls templabilidad de sete a—

cero en términos de los límites composicionales mínimos, se obtiene un Dj-

igual a 61.97 mm. (2.44 pulg.), y en sus límites composicionales máximos,-

FA

CT

OR

M

UL

TIP

LIC

AD

OR

- 3 2 -

C A R B O N , • / .

F IG U R A 15 - F A C T O R E S M U L T I P L I C A D O R E S PARA C A R B O N Y T A M A Ñ OD E G R A N O ( E X T E N S I O N E M P I R I C A D E L O S F A C T O R E S D E K R A M E R P O R D E R E T A N A Y D O A N E ) ( I )

éeOO<o36.H_I3Z

a:o

F IGURA 16 - F A C T O R E S M U L T I P u l C A D O R E S P R O M E D I OD E A L G U N O S E L E M E N T O S EN A C E R O S A L E A D O SC O N T E N I E N D O O 15 A 0 2 5 % OE C A R B O N { D E R E T A N A Y D O A N E ) ( !)

PRUEBA

DE

TEMPLABIUDAD

JOMINY

ELEMENTO

COLADA

BARRA

NORM

A-33-

s8:

8 ! m iCM i

O

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o ~¡ 3 SW -a :

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O K

2 09y E <o ►- J

¡2 a:O UiI

„o„ m3*M30b vzawna

un Dj igual a 140.97 mm. (5.55 pulg.), y las durezas se distribuyen, en ani

bos casos, tal y como se señala en ls figura 17. Es claro que la templabi­

lidad de los aceros comercisles varía dentro de los límites más bien ampli_

os, correspondiendo a las variaciones composicionales dictadas por los pro

blemss de su fabricación.

1,4.- PARAMETROS DE TEMPLABILIDAD.

1.4.1.- DIAMETRO CRITICO D ,

La profundidad a la que se obtiene el 50% de setructura martensítica

en una barra, es función de cierto número de variables que incluye ls com­

posición, el tamaño de grano del metal (austenítico), la severidad del tejn

pie, y el tamaño de la barra.

El diámetro crítico D . para un acero, es el diámetro (expresado en mm

o pulg.) del mayor redondo, en el que después del temple en un medio de eji

friamiento común, se consigue en el corazón une setructura con 50% de mar^

tensita. Esto es, un acero tiene un diámetro crítico fijo para cada me­

dio de enfriamiento.

El diámetro crítico de un acero, es en consecuencia, uns medida de

su templabilidad (habilidad para endurecer), pero depende también de la ve_

locidad del enfriamiento (el tipo de temple).

1.4.2.- DIAMETRO CRITICO IDEAL D.,

Con el objeto de eliminar la variable que representa la velocidad del

enfriamiento (el tipo de temple), en la medición o determinación de la ha­

bilidad para endurecer de un acero, es práctica general hacer referencia -

de todas las mediciones de templabilidad a un medio de enfriamiento estan-

dard, llamado "Temple Ideal".

- 3 4 -

DI

. DK

mm

V

AL

OR

ES

~3S-

F IG 18 - R E L A C IO N D EL EXAMETRO C R I T I C O D A L D IAMETRO CR IT ICO O l PARA VARIAS VELOC IDADESDE EN FR IAM IEN TO (VALORES H ) l S EG U N S R O SSM A N , M A . , E L EMENTS O F H A W E N A B IU T Y A S M , C L E V E L A N D , 1932 ) (5)

DETERMINACION DE Di Y DK ENSAYO DE JOMINY 16)

VA

LOR

ES

En un temple ideal obtenemos el llamado "diámetro crítico ideal" D^—

de un acero , el cual es el diámetro (expresado en mm o pulg.) del mayor -

redondo de ese acero, en cuyo centro se consigue una estructura microscóp_i

es con 50% de martensita, después de ser enfriado, desde ls temperatura de

temple, en un medio de enfriamiento teórico, cuya capacidad de absorción -

de calor fuese infinita.

Empleando ese medio de temple ideal, se supone que éste remueve calor

de la superficie tan rápidamente como fluye éste del interior de la barra.

Aunque tal medio de temple no existe, su acción refrigerante sobre los ace_

ros es capáz de ser calculada y comparada con la de los medios de temple -

ordinarios, tales como agua, aceite y salmuera. La información de éste ti­

pa se presenta con frecuencia en forma de curvas, como las mostradas en la

figura 18, en donde se grafica el diámetro ideal 0( como la abscisa, y el

diámetro crítico como la ordenada. En esta gráfica se han trazado cier­

to número de curvas diferentes, correspondiendo cada una de ellas a una ve_

locidad de enfriamiento diferente. En cada caso se mide la velocidad de -

enfriamiento por un número conocido como su valor H, o severidad del tem—

pie. A continuación, se citan algunos medios de temple y su severidad H:

- 3 6 -

VALOR H CONDICION DE TEMPLE

0.35 buen temple en aceite

0.70 fuerte temple en aceite

1.00 pobre temple en agua

1.50 muy buen temple en agua

2.00 pobre temple en salmuera

5.00 buen temple en salmuera

o C temple ideal.

Este método de determinación del diámetro crítico ideal , descrito

por M. A. Grossman en 1938 (5), consume demasiado tiempo parE ser de am—

plia aplicación práctica. Un métoJo más conveniente y ampliamente usado -

- 3 7 -

para determinar la templabilidad emplea el ensayo de Jominy de temple por

un extremo. En este ensayo, una sola probeta toma el lugar de ls serie de

probetas requeridas en el método Grossmsn.

El método de Jominy determina el mismo diámetro crítico ideal D- como

el ensayo de Grossman, pero el procedimiento experimental es diferente.

La probeta tiene la forma de un cilindro que se enfría en uno de sus

frentes con agua. Después se miden las durezas a diferentes distancias des^

de el frente, y se determina la distancia X5D can ls dureza de 50% de mar­

tensita. Para el valor de X50, se busca el valor de Dj en la gráfica de la

figura 19.

1.5.- BREVE INTRODUCCION A LAS COMPUTADORAS

La computadora puede ser considerada como una herramienta de cálculo

para la Ingeniería, ya que, existiendo tantos problemas científicos y de -

Ingeniería, que de resolverse mediante regles de cálculo normales o calcu­

ladores de mesa, consumirían demasiado tiempo y trabajo, y en este sentido

la computadora ayuda a la resolución de dichos problemas en un tiempo infi

nitamente menor.

Para poder usar una computadora con eficacia, es necesario saber como

comunicarse con ella. La computadora hace solamente lo que se le ordena, -

para resolver un problema es preciso disponer de un conjunto completo de -

instrucciones u órdenes, las que deben estar redactadas en un lenguaje —

pre-fijadD, y que sea útil o entendible por la computadora, para que los -

resultados del cálculo realizado por ella, puedan ser entendidos por noso­

tros.

La computadora puede slmacener un gran número de datos con los que —

posteriormente podrá realizar sus operaciones, es capaz también de almace­

nar instrucciones que le informan de lo que tiene que hacer y de lo que —

- 3 8 -

puede modificar en el plan pre-establecido. Sin embargo, la gran velocidad

con que realiza las operaciones aritméticas es su característica principal.

1.5.1.- COMPONENTES BASICOS DE UNA COMPUTADORA.

Una computadora está constituida por cinco dispositivos básicos que -

realizan operaciones fundamentales, siendo dichos dispositivas los siguien_

tes: entrada, memoria, control, unidad aritmética y lógica, y salida. En -

la figura siguiente se muestra un diagrama de bloques que indica estas ope_

raciones y sus interconexiones (12).

canales de información.

---------- ► canales de control ó de las instrucciones.

En este diagrama s d o mostrados también los canales por donde circula

la información, así como, los canales de control con las unidades de entra

ds, de memoria, aritmética y de salida.

La "unidad de entrada" es un dispositivo s través del cual entran a ~

la computadora los datos y lss instrucciones, estos datos e instrucciones

deben estar en forma tal Que puedan ser entendidos por la computadora. La

información de entrada puede ir perforada en tarjetas, en cinta de papel,

ó registrada en cinta magnética. La unidad de entrada lee la información -

contenida en la tarjeta o cinta y la pasa a la memoria, de manera que pueda

ser almacenada por ésts.

La "memoria" es un dispositivo que debe combinar la capacidad de alma

cenar gran cantidad de información, con la de extraer del almacenamiento -

una información determinada, cuando ésta interese. El tiempo de acceso a -

la información almacenada es de vital importancia, ya que puede retardar -

las operaciones posteriores de la computadora; la unidad de memoria debe -

almacenar no solamente los datos con los que operará, sino también las ins

trucciones que, paso 3 paso le indican I d que debe hacer exactamente. Se

gún el diagrama de bloques de la figura anterior, la información almacena­

da en la memoria procede de la unidad de entrada ó de la unidad aritmética

por lo que la memoria, es el corazón de una computadora.

La "unidad aritmética y lógica", como su nombre lo indica, es la que

realiza las operaciones aritméticas con los datos ó la información almace­

nada en la memoria; la unidad aritmética, también llamada "acumulador", —

funciona de acuerdo con las instrucciones almacenadas en la memoria, reali_

za sumas, restas, multiplicaciones y divisiones; puede también comparar —

dos números para determinar cual de ellos es mayor, razón por la cual reci_

be el nombre de unidad lógica, siendo este procedimiento normalmente la b£

se de las decisiones que toma la computadora.

La "unidad de salida", tiene como objetivo, hacer disponibles en el -

exterior de la máquina, los resultados de lss operaciones realizadas; le -

unidad de salida puede tomar distintas formas, normalmente, los datos son

representados ó presentados en form® de números decimales que pueden ser -

- 39-

- f tO-

escritos par una máquina de secribir, un impresor mecánico ó fotoeléctrico,

una perforadora de cinta, una cinta magnética ó una perforadora de tarje—

tas. La unidad de salida no funciona a tanta velocidad como la unidad arit

mética, por lo que los resultados deben ser almacenados en la memoria an—

tes de que sean presentados por la unidad de salida.

La "operación de control", consiste en dirigir el funcionamiento de la

computadora entera mediante instrucciones almacenadas en la memoria, norma_l

mente el control está distribuido en distintas unidades de la computadora,

y nD pueden ser separadas y concentradas en una cabina ó chasis, sin embar­

go, está presente en toda la máquina y debe figurar en el diagrama de blo—

ques. La unidad de control recibe sus instrucciones de la unidad de memoria

las interpreta, y de acuerdo con ellas, envía señales a las otras unidades,

ordenándoles Id que tienen que hacer. De este modo, el funcionamiento total

de la computadora está bajo el gobierno directo de la unidad de cantrol.

1.5.2.- TIPOS DE COMPUTADORAS.

Existen computadoras de muchos tipos; según el trabajo para el cual -

fueron diseñadas, se pueden dividir en estáticas y dinámicas ó de proceso.

Las estáticas son aquellas que están diseñadas para procesar informa­

ción contenida en discos, cintas perforadas, cintas magnéticas, tarjetas -

perforadas, y activadas por el operador a través de las diferentes unida—

des de entrada. Los resultados del procesamiento de datos por computadoras

estáticas, pueden obtenerse en teletipos, televisión o impresoras.

Las dinámicas son aquellas que se caracterizan porque sus programas -

están activos; los activa una señal del proceso, otro programa ó se auto—

activan; esto quiere decir que dichos programas trabajan según las necesi­

dades del proceso al cual está conectada ls computadora a través de inter-

fases apropiadas, cuyos resultados se manifiestan como acciones sobre el -

mismo proceso.

C A P I T U L O I I

-£,2-II.- ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE LOS VALORES

OBTENIDOS POR COMPUTACION Y VALORES

EXPERIMENTALES DE LAS CURVAS JOMINY.

2.1.- MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO.

2.1.1.- ENSAYO JOMINY.

Para el ensayo Jominy, se emplearon 4 probetas por esda tipo de acero

ensayada. Dichas probetas reúnen las especificaciones ys mencionadas en el

punto anterior, el ensayo se desarrolló tal y como se especifica en las —

normas ASTM.

Al ensayar k probetas de cada acero, se pretende homogenizar los re—

sultados de los ensayas de dureza, tratando de darle mayar veracidad a los

mismos.

L d s aceros ensayados, cuyas composiciones químicas se mencionan en la

hoja de resultados, son los siguientes:

acero 1015H

acero 1045H

acero 1D60H

acero 862QH

acero

acero <*1¡4DH.

El hecho fle ensayar G distintos tipos de aceros, como los mencionados

anteriormente, tiene como finalidad ls de abarcar una más amplia gama de -

resultadas de templabilidad, así como, observar la penetración de la dure­

za en los aceros no aleados (aceros al carbono), en los que podemos anali­

zar más directamente el efecto del carbono en la templabilidad.

De tal modo, se escogió al acero 1015H como representante de los ace­

ros de bajo carbono, el 1Q45H como acero al medio carbono y al acero 1060H

como representativo de los aceros al alto carbono. Así mi^mo, el acprD —

- 4 3 -

062OH representa al grupo de los que ofrecen baja templabilidad, el acero

4320H a los de medis templabilidad y, el acero 414QH s los de alta templa­

bilidad.

Para elevar las probetas hasta las temperaturas de temple, se utilizó

un horno Thermolyne 1500, con capacidad pars temperaturas de hasta 1200DC

(22DDdF), y dos unidades de Temple marca Metaserv, efectuándose el proceso

de dos en dos probetas.

2.1.2.- C Q M P U T f t C I O N A L .

Siendo la empresa Tubos de Acero de México, S. A., la que permitió el

uso de su centro de cálculo, haré una descripción del equipo y material —

con que cuenta para el procesamiento de datos:

a).- Computadora IBM 370115.

b).- Unidad Lectora de Disketts IBM 3540.

c).- Unidad Lectora de Tarjetas IBM 2501.

d).- Unidad Impresora de Papel IBM 3203.

e).- Unidad Lectora/Impresora de Cinta Magnética IBM 3410 y 3411.

f).- Unidad de Disco Magnético IBM 3340.

g).- Terminal Sistema Operativo IBM 3278.

Las características principales de la computadora IBM 370115 son:

1).- 304 Kpalabras de memoria central (32 bits por palabra). El módulo de

alimentación Dpera con una tensión de 220 volts, C. A. . La programa­

ción es posible en 3 lenguajes: FORTRAN IV, COBOL y ASSEMBLFR.

2).- La unidad lectora de Diskette IBM 3540, permite una velocidad de lec­

tura de 128 bytes/minuto.

3).- La unidad lectora de tarjetas IBM 2501, permite una velocidad de lec­

tura de 1070 caracteres/segundo.

4).- La unidad impresora de papel IBM 3203, permite una velocidad de impre_

sión de 1100 líneas/minuto, carrü de 132 columnas.

44 -

5).- La unidad de cinta magnética IBM 3410/3411, permite una velocidad de

lectura de 2ü Kbytes/segundo, y para la grabación una velocidad de 20

Kbytes/segundo.

6).- La unidad de disco magnético permite una velocidad de lectura de 885

Kbytes/segundo y, de grabación de B85 Kbytes/segundo. Cada unidad ti£

ne una capacidad de 70 millones de bits.

7).- La consola del sistema operativo IBM 3278, tiene una pantalla de 8" -

por 11", con visualización de renglones de 80 caracteres y 3 Koytes -

memoria de almacenamiento.

Finalmente, y ante la indisponibilidad del equipo de cómputo de TAMSfl

se tuvo que recurrir a la computadora Texas Instruments modelo 990, que fa

cilitó el Centro de Estudios Económicos y Sociales de la Universidad Vera-

cruzana, por lo que el programa quedó en lenguaje de programación BASIC.

2.2.- METODOLOGIA EMPLEADA.

2.1.1.- ENSAYO JOMINY.

El lugar de la barra ó de la pieza de donde se obtienen las probetas

para el ensayo Jominy, tiene bastante importancia, porque las segregaciones

que existen en los aceros, ejercen una influencia bastBnte sensible en los

resultados. Por ese motivo, la templabilidad en la cabeza del lingote suele

ser mayor que en el centro, y ésta es también mayor que la del pie.

Por el mismo motivo, en barras gruesas hay diferencias entre las zonas

superficiales y el centro, siendo algunas veces ligeramente superior la tern

plebilidad y la dureza máxima en la periferia que en el centro, presentan—

dose en otras ocasiones el caso contrario.

El ensayo Jominy, que es muy empleado para aceros de menos de 0.60% de

carbono, consiste en templar una probeta cilindrica de 25 mm. de diámetro y

10Q mm. de longitud aproximadamente (lo cual se indica en la figura 20),

-Y5-

por medio de un cho rro de agua que e n f r ía so lam ente la base in f e r io r ( f i—

gura 21). La tem pera tura d e l agua será de 20 a 25°C.

Las p robetas deben ob tenerse de p e r f i le s de más de 23 mm. de espesor,

para que después d e l mecanizado quede e lim in a d a c u a lq u ie r capa s u p e r f ic ia l

descarburada que p u d ie ra e x i s t i r . Antes de comenzar e l m ecan izado, se nor­

m a liz a e l m a te r ia l a una tem pera tura 8D°C más e le va d a que e l punto A c^, —

para r e g u la r iz a r la s c o n d ic io n e s d e l ensayo. E l c a le n tam ie n to para e l tem­

p le se hace a una tem pera tura 60°C más e le vad a que e l punto A c^, deb iendo

co lo ca rs e la p robeta en e l horno , den tro de un molde de g r a f it o ó de una -

c a ja de v ir u t a de f u n d ic ió n , para e v it a r d esca rbu rac iones u o x id a c io n e s sli

p e r f i c ia le s . E l acero debe permanecer a l s tem pera tura de a u s te n iz a c ió n 30

m inutos aproximadamente. Ls c o lo c a c ió n de la p robe ta en e l aparato de en—

fr ia m ie n to debe ser muy rá p id a , para e v it a r que desc ienda demasiado la tern

p e rs tu ra d e l acero antes de in ic ia r s e e l tem p le por la base , deb iendo efe£

tua rse es ta ope ra c ió n en menos de 5 segundos. E l e n f r ia m ie n to con e l cho—

rro de agua se hará duran te 10 m inu tos , y luego se puede e n f r ia r ya la pro

be ta to ta lm en te en agua ó a l a ir e , s in p e l ig r o de que se m od if iq u en lo s re

s u lta d o s .

Term inado e l e n f r ia m ie n to , se p la n een dos d ir e c t r ic e s de la p robeta -

s itu a d a s a 180°; reba jsndo 0.5 mm. de p ro fund id ad aproximadamente, d e b ie n ­

do e v ita r s e que en es ta ope ra c ió n se c a l ie n t e la p robe ta por encima de —

10ÜDC.

Durante e l ensayo se m antiene co n s tan te la p re s ió n d e l agua de e n f r ia

m ien to , u t i l iz a n d o un d epó s ito con un n iv e l permanente, para que la a lt u r a

d e l cho rro sea de 2.5 pu lg adas . Ls ca ra in f e r io r de la p robe ta se s it ú a s

media pu lgada de d is t a n c ia d e l o r i f i c i o de s a l id a . E l o r i f i c i o es de media

pu lgada de d iám etro .

Después de term inado e l temple por un extremo, se prueba que la probe_

ta es té en c o n d ic io n e s adecuadas para m ed ir l a du reza .

-1*6-

-i»5-

A lo la r g o de la l í n e a c e n t r a l de la s s u p e r f ic ie s r e c t if ic a d a s se m i­

de la dureza (genera lm ente R ockw e ll C ) , a p a r t ir d e l extremo templado. Las

durezas medidas se prom ed ian , y se l le v a n a un g r á f ic o en fu n c ió n de la s -

d is ta n c ia s (en mm. ó p u lg .) a l extremo templado que corresponden . De es ta

manera se ob t ie n en cu rvas como la s de la f ig u r a 22, que corresponden a sce_ ros de d is t in t a s com pos ic io ne s .

C u a lq u ie r m o d if ic a c ió n que pueda e fe c tu a rs e a la t e m p la b il id a d , como

lo s cambias de com pos ic ió n , tamaño de grano a u s t e n ít ic o , temperatura de —

tem p le ó m ic ro e s tru c tu ra a n t e r io r a l ensayo, e x ig e la o b te n c ió n de o tra —

curva en la s nuevas c o n d ic io n e s .

2 . 2 . 2 . - C O M P U T A C I Ü I M A L .

E l programa que se m uestra en e l c a p ít u lo de re s u lta d a s , es e l c a r o la

r io de es te t ra b a jo s p re s e n ta r comu t e s is . E s te programa se a c t iv a r á con

lo s mismos aceros ensayados en la s pruebas e x p e r im en ta le s , es d e c ir , lo s -

aceros 1Ü15H, 1CK.5H, 1Q60H, 862ÜH, 4320H y ¡t1í+0H.

Una e x p lic a c ió n a d e t a l le de lo que hace e l programa es la s ig u ie n t e :

a).- In ic ia lm e n t e , para que e l programa se e je c u te , n e c e s ita de datos de -

en tra d a , que en e s te caso v ie n e n s ie n do e l tamaño de grano a u s t e n ít i ­

co y la com pos ic ió n q u ím ica d e l a ce ro .

b).- La ló g ic a d e l programa se basa en una com b inac ión de dos p r e d ic to re s

de dureza , uno que s e ñ a la l a dureza que se O b tend r ía en la e s tr u c tu ra

50% m a r te n s ít ic a (d iám etro c r í t i c o id e a l) , y e l segundo basado en e l

método d e s a r ro lla d o par E . Just (1), en e l c u a l, se de te rm ina la dure

za d e l acero a una d is t a n c ia dada con respec to a l extremo templado de

la ba rra Jominy ensayada.

Esto es , prim eramente se de te rm ina la dureza d e l acero en la e s tru c—

tu ra 50% m a r t e n s ít ic a , de acuerdo s la g r á f ic a ideada por J . M. Hodge

y M. A. O rehosk i (1). misma que se i lu s t r a en la f ig u r a 23, y con la

3 “113MMD0 id VZdüra 3Q V1V0S3

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)

-49-

c u a l podemos c a lc u la r tam b ién , la dureza en e l extremo templado con -

agua (que es donde se a lc a n za la máxima dureza p o s ib le ) .

La máxima dureza a ob tener en la p robeta de ensayo , será la que se —

presen te a un d ie s c is e is a v o de pu lg ad a , la c u a l se denom inará durante

la e je c u c ió n d e l programa, como H1(1), y que e s tá dada por la e c u a c i­

ón s ig u ie n t e (de acuerdo s la f ig u r a 23):

H1(1)= 29.14 + 87.17X - 53.29X2 .............................( i)

donde:

X= c o n te n id o en % de Carbón.

La dureza en la e s t r u c t u is 50% m a r t e n s ít ic a , de acuerdo a lo in d ic a d o

en la f ig u r a 23, v ie n e dada por l a s ig u ie n t e e cu a c ió n (es ta dureza se

llam a rá H2(1) para e fe c to s de program ación):

H2(1)= 20.567 + 69.565X - 31.21x2 .....................( i i )

donde:

X= co n te n id o en % de Carbón.

Con e l segundo p r e d ic t o r , se de term inan la s durezas que se o b te n d r ía n

en la s d is ta n c ia s de r e f e r e n c ia de la p ro b e ta , es d e c ir , se d e te rm i­

nan, m ed iante la e cu a c ió n de E . J u s t , la s durezas a 4/16, 8/16, 12/16

20/16, 24/16, 28/16 y 32/16 de pu lgada con respec to a l extremo tem p la

do. La fó rm u la ideada por E-. Just es la s ig u ie n t e :

HRC a j£,_w = 88 C - D.0135E2 C + 19Cr + 6.3!\)i + 16Mn + 35Mo + 5Si

-0.82K - 20 E + 2.11E - 2.

en donde:

HRC= dureza R ockw e ll C a la d is t a n c ia J en e l rango de 4 a 40/16 de -

pu lg ad a , desde e l extremo tem p lado .

E= d is t a n c ia desde e l extremo templado en d ie s c is e is a v o s de p u lg a d a .

K= tamaño de grano a u s t e n ít ic o flSTM.

De t a l forma, para c u a lq u ie r a ce ro , dada su com pos ic ió n q u ím ica y e l

tamaño de grano , se s u s t itu y e n lo s v a lo re s en la fó rm u la , en la que -

-so­

n é , es.** DUREZA DE LA M A RTENS ITA COMO UNA PUNCION D E L C O N T E N ID O DE CARBON — ÍM O D « E Y O ftEH O ftfO ) . (1)

D I S T A N C íA d e s d e e l e x t r e m o t e m p l a d o

£rzU3

-J<rLUoOClb-üJ5<ta

D I S T A N C I A D E S D E E L E X T R E M O T E M P L A D O E N P U L G

P tS . C4.~ R E L A C IO N E N T R E D ISTANCIA ALE X T R E M O T E M P L A D O Y T E M P LA B IL ID A D( D I) . C l )

13 d is t a n c ia E tendrá v a lo r e s que van desde h a ¡tO d ie s c is e is a v o s de -

pu lgada , aunque para e fe c to s de es te programa s ó lo se usen lo s s igu ien_

tes v a lo re s de E: ¡4,8,12,16,20,2k, 28 y 32.

A l de te rm ina r la s durezas que se o b te n d r ía n s la s d is ta n c ia s E mencio­

nadas (usando la fó rm u la de J u s t) , se t ie n e un punto de com parac ión , -

para a s í , combinar lo s r e s u lta d o s de lo s dos p re d ic to re s mencionados,

de t a l manera que, una vez que se t ie n e la dureza en la e s tru c tu ra 50%

m a r te n s ít ic a (e cua c ió n i i ) , se compara con la s durezas a la s d is t a n c i ­

as E que se o b t ie n e n usando l a e cu a c ió n de J u s t , y de ese modo, in t e r ­

p o la r ó e x t r a p o la r , según ses e l caso , para ob tener l s d is t a n c ia a la

que se te n d r ía la dureza de term inada en la e s tr u c tu ra 50% m a r t e n s ít i­

c a . Conociendo la d is t a n c ia a la que se o b t ie n e la e s tru c tu ra 50% mar_

t e n s ít ic a (que en e l d e s a r r o l lo d e l programa es E3), se de te rm ina e l

a c tu a l d iám etro c r í t i c o id e a l (D1 en e l programa), v a lié n d o s e de la -

f ig u r a 2k. Una vez de term inado e l " f ic tu a l D iám etro C r í t i c o Id e a l" , re_

cu rr im os a la t a b la 1 que nos muestra l a r e la c ió n que e x is t e e n tre la

dureza i n i c i a l ó máxima (dada por l a ecu a c ió n i) que se o b t ie n e en e l

extrema templado, y ls s durezas a d is ta n c ia s e s p e c if ic a d a s con respe£

to a l extremo templado de la ba rra Jom iny, para un d iám etro c r í t i c o -

id e a l de te rm inado . Los datos mostrados en es ta t a b la fue ron c u a n t if i-

cadas prim eramente por Boy y F ie ld , pero re c ie n tem en te fue ron r e v is a ­

dos y ex tend id o s por S p o n z i l l i , K e ith y Lüalter (1).

c ) .- La s a l id a d e l programa muestra la s durezas te ó r ic a s a ob tener a 1, 4,

B, 12, 16, 20, 24, 28, 32 d ie s c is e is a v o s dB p u lg ad a . Esto se con s ig u e

de la s ig u ie n t e manera: e l v a lo r d e l d iám etro c r í t i c o id e a l d e te rm in a

do (D1) se busca en tre lo s anotados en la p r im e ra columna ue la t a b la

1, y se toman lo s v a lo re s de lo s fa c to re s e n tre lo s que hay que d i v i ­

d i r a l a dureza i n i c i a l H1(1), a p a r t ir d e l v a lo r de la segunda co lum

na de la ta b la 1, y a s í , obtenemos la s durezas en lo s pun tos de la —

-51-

p robete a n te r io rm en te re fe re n o is d o s . S i e l v a lo r de D1 es tá con te n id o

e n tre dos v a lo re s de lo s ta b u la d o s , para d e te rm in a r lo s fa c to re s a d_i

v i d i r e n tre H1(1) s im plem ente se in t e r p o la . De t a l manera se ob t ie n en

la s durezas en la s d is ta n c ia s m encionadas.

Como se podrá ob se rva r , l a m e tooo lo g ía empleada en e l ensayo Jominy -

es l a que por norma se in d ic a , y la empleada com putac iona lm ente es f r u to -

d e l a n á l is is de un c ie r t o número de pruebas r e a liz a d a s persona lm ente (inde_

pend ientem ente de la s que se r e a l iz a r o n exp e r im en ta lm en te ) , te n ie n d o la —

prem isa de que p o d r ía ser un medio que f a c i l i t e la r e a l iz a c ió n d e l ensayo

de t e m p la b il id a d con un c ie r t o grado de c o n f ia b i l id a d y con un máximo de -

ra p id e z en l a o b te n c ió n de r e s u lta d o s .

-52-

C A P I T U L O

-54-

In ic ia lm e n t e se p resen ta e l programa com pu ta c io n a l r e s u lt a n te en la s

pág in as 55, 57, 58 y 59. Dentro de l s e s tr u c tu r a d e l programa se in c lu y e n

com en ta r ios con re sp e c to a lo s pasos que se van dando pa rs l le g a r a d e te r ­

m inar la s durezas deseadas. En la p ág ina 6ü, se c i t s l a t a b la de fa c to re s

para d e te rm in a r l s dureza s una d is t a n c ia r o n c r e ta .

P o s te r io rm en te , o sea , en la p ág in a 61, v ie n e n lo a r e s u lta d o s compute

c io n a le s de lo s aceros ensayadas, con la com pos ic ió n q u ím ic a dada por e l -

p roveedor de d ic h o s m a te r ia le s , que f a b r ic a aceros de m anufactura n a c io n a l

b a jo la s normes f t IS I . Como la m ayoría de lo s aceros ensayados v ie n e n con -

grano m ix to , se de te rm ina ron sus durezas con lo s tamaños de grano rep o rte

dos, por lo que se observan 12 re s u lta d o s .

Pero tam b ién v ie n e n , en la p ág ina 62, lo s r e s u lta d o s com pu tac iona les

de esos mismos ace ro s , s ó I d que la com pos ic ió n q u ím ic a es f r u to de un aná­

l i s i s po r e s p e c trom e tr ía hecho en la empresa ñ u to fo r ja s S .f i . , y f in a lm e n ­

te en la p ág in a 63, se dan lo s re s u lta d o s c o rm u ts c ia n a le s en c o n ju n to , aun

que con l s s a lved ad de que lo s p r im eros 12 r e s u lta d o s son d e l a n á l is is r e ­

portado por ñ u to fo r ja s S .f i. y lo s 12 ú lt im o s , con e l a n á l i s is q u ím ico de -

Aceros c o rtuna S .A . .

Lqs re s u lta d o s de la s pruebas ex p e r im en ta le s r e a l iz a d a s , se presen tan

d ire c tam en te en la s bandas de tem p la b il id a d r e s u lta n te s , .m ism a s que se mu­

e s tra n p a r t i r da l e p ág in a 64 y subsecuentes de e s te c a p í t u lo .

En es ta s pág inas se muestran con jun tam ente la s bsndas de t e m p ls b i l i—

dsd o b te n id a s exper im en ta lm en te y la s c o ro u te c io n a le s (en sus dos t i i s t i n —

tes com pos ic io nes q u ím ica s reportadas y sus tercíenos de grano r e s p e c t iv o s ) .

Es ta se hace con p 1 o b je to de v is u a l iz a r d ire c tam en te la s d if e r e n c ia s en—

t r e lo e x p e r im en ta l y lo t e ó r ic o . Le ex cep c ió n a e s te pun to es e l ecero —

1G15H, en e l que Dor nD haberse ob te n id o re s u lta d o s com pu ta c io n a le s , úniCjS

III.- R E S U L T A D O S .

-55-

triEnte se p resen ta l s banda e x p e r im e n ta l, con un formato de rep o rte d ife re jn

t e a l de la s demás.

Para d if e r e n c ia r la p ro ced e n c ia d e l a n á l is is q u ím ic o , e l de A utofor—

ja s S .A . se denom inará nomo (A), y a l reportado por Aceros Fortuna S .A ., -

se le denom inará como (8).

R e su lta o b v io pensar que una mayor va r ie d a d de m a te r ia le s nos d a r ía -

como r e s u lta d o un grado de c a n f ia b i l id a d en e l p ro c ed im ie n to , de t a l forma

que, q u iz á s , se t e n d r ía un c r i t e r io más a b s o lu to sobre lo s re s u lta d o s que

p u d ie ra r e p o r ta r e s te p ro c ed im ie n to .

De la s bandas de t e m p la b il id a d r e s u lt a n te s , la s que se in d ic a n con —

l ín e a s d is c o n t in u a s son la s r e p r e s e n ta t iv a s de lo s r e s u lta d o s exper im enta ­

le s , y la s in d ic a d a s con l ín e a s c o n t in u a s son la s de lo s re s u lta d o s compu­

t a c io n a le s .

m -

#6.ticte ccw JketIvc a teTtwiSsft ift bandá fit durbu»! A ¿ ® ® € Í H J i UNA PROBETA J O T O , EN BASE A LAS PCRfllWS EÍH

^ ^ B l í e s s ' D e e . -Ju s t * a l a i e B » H W c i » * d e la cü^ za e n m estru ctu -Hi PSS RA SO’/. HARJfENSITÍSA. SESUN MOT6E V ¿MEHO$KI. « . F IX A l SE ESTE LÍSTA-

••SO ffiH BD iJENEN üSp EáljJIVALENCIAS 3 E U ^ W » f I f l ^ , . ) í T I L I M » É ¿ . >

40 (KM

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259 REH C e fttflC A C lW DE EXISTENCIA SE ACERO KNTftj CE RAW50.

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275 ROÍ CERTIFICACION DEL .TANA® Ec 0MHB' AüSTENITKC.

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350 Ffe«. 8UE S E 8BT 9eR Iffl Si S lO SE (.SARA LA R8ACJÓN JÉTHNIlttpS POR E . JÜST '

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805 REM DETSWIIMCION DE LA BANDA DE DUREZAS TEORICAS,.

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951 REft- m i » I W » H H il H li W H W W « W i t n H ! H H H m H > H M IIH | »tW -i< lH <

m R E W ft CONTINUACION SÉ.CÍ-TA. & S W R C W O E U i S ^ f l R í S UTILiZADAS; .

«65 REM T I - TABLA DE FflQJÚSESsPARA D E T E R M W LS DUREZÁIEÚlÜCA-JSt: ACERO;'

W Í fÉM á*.CO»WffiW-áM!®lM'*#;5' ;¡ m m G l= TAHANC DE GRANO AUSTBKTICO. • ' ’ í *'m R01 H l t i )= «H IM A DUREZA °G S IK £ . A OBTEN® ÉN EL f f i f e . ......... . .

985 RE* H 2 (l i* DURÉZA POSIBLE A OBTENER EN LA ÉSTRUCttjfSV 50X HARTENSITICA;

s e r e n í » m t m v E w m . ¿ ■•■

995 REH £3= DISTANCIA A LA Í1UE SE ENCUENTRAIA- BUREZífSETBWIWAÓA' 0 i LA' i:

Í&30 REfl ESTRUCTURA. 50X KARTENSITICA,

|005 p . D i = D IM EÍRO CRITICO IDEAL A LA .DISTANCIA£ 3 , . , .JJ,-.10Í5 REM AL EXTREMÓ TEÍlPtÁI©.

1 0 2 S - ® K 2 Í2 .9 )= DUREZAS A OBTENER EN LA PROBETA JWílMV. i(SAM »:SO LÁ®¡TE

5025 RES ” LA ECUACION DE E, JUST. ' . '

ÍÓ35 R É ,A CONTINUACION SE CITA LA TABLA DE FACTORES B ítR E LOS M HAY QUE '

IÓ4t m D IVIDIR LA 'DUREZA IN ICIAL í DE ACUERDO AL DIÁMETRO CRITICO IDEAL i

1045 m ? m OBTENER LAS DUREZAS EN LOS DIFERENTES PUNIOS DE LA PROBETA J0 -

¡050 REM W W .- L A - f M W M CIFRA A LA IZQUIERDA'SS REFIERE AL DIAMETRO CR1TI-

1055 RS- CO IDEAL CALCULADO, V DE LA SEOUNDA A LA .«VENA ( DE IZ M ER D A A.

1060 RÉÜ DERECHA ) , SE REFIEREN A LÓ-S FACTORES PARA DEtEfiMNAR LAS DUREZAS

1065 S 0 i TEORICAS A 1/4, 1/2, 3/4, l , i - i / 4 . l - í / 2 , 1 -3 / 4 'Y 2 PULGADAS, RES*

1070 RE» ACTIVAMENTE DE LA PROBETA jCMIKV, T0NAND5 OTO BASE E l EXTREMO

¡075 RÉH TEW’LADO.,

l¡0:> REH

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1 5 1. 0 .55 0 .8 , o ; S -3.108 0.08 0r02 . I ; t . 4 f c f ' í í i O .38.5 24.5 1 * 9 17,5 14.4 15.4 M C S 13.7 j

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I B i , C ' J í i S í « I CR «0 í IDEAL I 1/16 1/4 1/2 3/4 1 1-1/4 1 -1/2 1-3/# 2 I

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1 -7 I 0 . Í4 0 .53 0.21 0.09. 0 ,06 0 .02 I m * I ACERO,CON ÜItf€TR0 CRITICO í D O L R E » DE RflNGO DE T A BU » 1

I I . - I I I

1 7 1 0 .50 0.74 0 .18 0.13 0 .13 0.03 I 1.29 1 59 .4 34,1 22.2 17.3 15,4 14.3 13.4 12.3 11.1 I

i i • . • .: : i i tI 5 1 0 ,59 0 .98 0.30 0 .08 0 .08 0.02 I 1.43 1 62,0 44.4 23,5 23.0 20,4 18.9 18.0 17.2 14,5 I

' ;-\v- -’-W* '• ' I -I : ■ ■ 1I 8 i 0 ,22 0,91 Q.24, 0 .37 0.70 0.17 I 2 , 4 5 ! 45.7 40.2 2 9 .Í 24.0 2 0 .4 . 18.8 18.0 17,4 14.9 ¡•y ' •'**'' i •.» *j" ■ • j

1 4 1 0 . !7 0 .43 0.28 1.23 1.50 0.28 í 4.42 1 42.4 42.4 42,0 Í Í . 6 40.8 40.0 39.4 39.3 38.9 í

i i *¿tV : :...........' M . I - II 4-1 0 .38 0 .94 0,33 0 .15 1.02 0.20 I- 4 .48 I 54,4 ' 54 ,0 49.1 43,9 39.4 » . 5 ' 34 .? 33.8 32.9 í

í ; . •• '■■■■•-■ . r-;-'- •. i1 8 I . f c l * *Ói,5S 0*21 0.0® 0.04 0 ,0 2 . t *# ** t ‘k m CON Í¡IflH£JRC. * n i C 0 ’ DEAL rüERA DE RANGO: DE..TWM S I

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1 8 1 C.50 0.74 0,18 0 .13 0 .13 0 .03 I 1.24 I 59.4 33.2. 21.7 17.4 15.2 13.8 Í2 .9 11 ,5 10.1 I

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1/6 I 0 .59 0.98 0 . » 0 .08 0.08 0.02 I 1.57 5 42.0 43.1 27,5 22.1 19.4 18.3 1 7 .3 ; 16.5 15.8 I

r í v , w - , j I S í 0 .22 0.91 0.26 0.37 0.70 0 .1 7 I 2 ,45 I 45;7 40.2 29.1 24 ,0 20.4 ¿8 .8 18.0 17.4 14.9 1

í 1 . I- I I

1 7 1. 0,17- 0 .43 0 .28 1,23 1.50 0 .2 S I 4 .42 L 42.4 42.4 42 .0 41 .4 40.8 40.0 39,4 39.3 38 .9 I

1 I I I I

1 7 1 5.38 0 .94 0 .33 0 .15 1.02 0 i20 I 4.46 I 54.4 5 4 .0 47.7 42.4 37.6 35 .0 33 .3 32 .2 31 .3 I

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I- I i • J ” i1 8 1 0 ,22 0,91 0.26 0 .4 ? 0 .70 0.19 1 - -2 .5 7 J 45.7 40 .7 29 ,9 ? 4 .7 21,0 1».4 18.6 18 .0 Í 7 . 4 .1-

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I 4 1 0 ,16 0.42 0.26 1.37 1.52 0.28 i 6.42,1 41.7 4 i ,7 41 .3 40 .9 40.1 39,4 39,0 38 .6 3 8 ,3 . I

I I ' I ^ ’ ’M1 6 ! 0;41* 0 ,82 0.26 0 .15 Í .2 3 0 .19 ! 5 .24 I 5 S .9 55¿9 53 .4 48.9 45 .0 « . i " 49.5 39 .5 38.4 I

i- r i i ... '•18 1 0 .14 0.59 0.24 0.09 0,06 .-5,02 ! m » I .ACERO-CON OIAHETO•CRITICO IDEAL F U B » DE SUNGO SE TABLAS I

I I I 1 I

1 8 1 0 ,43 6.90 0.30 0.13 0.13 0.03 I 1.31 1 56.8 33.1 21,5 17,2 15.1 13 .9 13.0 12.1 11.0 I

I I 1 I ’ ¡16 1 0.55 0,85 0.25 0.08 0.08 0.02 í 1,38 1 61.0 37.4 24.1 !9 ,4 17.0 15,8 - 14.8 14.0 13.0 1

I I 1 I . • ■ ' II 8 1 0.22 0.91 9,26 0.43 0.70 0,19 I 2.57 I 45.7 40.7 29.9' 24.7 21.0 19.4 18.6 18.0 17,4 III 1 1 ' ‘ I171 0,16 0.43 0.26 1.37 1.52 0,28 ! 6,42 1 41.7 41,7 41,3. 40.9 40.í ■ 39.4 39.0 .38.6 38.3 II ! ■ I í I

1 7 1 0,41 0,82 0.26 0.15 1.23 .0.19 í 5.04 i S.9 55.9 52.5 47.6 . 43.1 40,3 28.7- 37,6 36,4 I

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-65-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JOMIIMY

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ACERO 10'i5H T. de GrEno: 7

f. 0 .4 3nn.q-.9o.,S; 0 .3 0 f ______

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-66-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JtMIMY

C .. Q , 5n Xn -0.7.6 . t i - D . I S -9________S______

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ANAL.QUIM.(A)

ACERO 1D«H T. de GrE.no:

65-

6o-

55-

50-

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ANAL.QUIM.(B)

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2 k 10 12 11* 16 18 20 22 2k 26 28 30 32

-67-

PRUEBfl DE TEMPLABILIDAD JOMINY

ACERO 106DH X, de Greno: 5

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REZA

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-68-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JOMIIMY

ANAL.QUIM.(A)

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ACEBO 106OH T. de Grano: 6

r-.PL. E; JIM.

(3)

& i. O pí

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DISTANCIA DEL EXTREMU ir",PLPDn-DIt GIS' ' CAVQ5 DC PUL Cf DA

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-69-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD 10MTNY

DISTANCIA DEL EXTREMO TENPLADO-DIECISEISAVOS DE PULGADA

ACERO 8S20H T. de GrEno: 8

AIMAL.QUIM.(a)

C_-Q.,.22- ñ » 0 . 9 1 .S i . f t ,P ________

Cr_CU?Q-N¡_üJO- e»______Su______A l__________t i __________

DTSTn!\lCIA DEL EvTREMO TEMPLADO-DIECISEISAVOS DE PULGADA

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DU

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A

RO

CK

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"C

-70-

PRUFBA DE TEMPLABILIDAD JOMINY

6 8 10 12 n 16 18 20 22 2U 26 28D IS T A N C IA D EL EXTR EM O T E M P L A D O -D IE r iS E IS A U O S DE PU LG A D A

ACERO 1^20H T. de Grano: 6

» jal .Jíft1,

c 0 . 1 6■*q m

0.26

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J - i fc#______% _____91,....___

2 U 6 8 10 12 1*1 16 18 20 22 2¿» 26 28 3G 32DISTANCIA DEL tX ^C ^U TrMpLADH M í GISL • SAVGS Dl PUL C í DA

DU

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A

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RO

CK

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- 7 1 -

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JOMINY

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24D I5 T AIMCTA DEL EXTR EM O T E M P L A D O -D IE r i S E IS A V O S DE

á2§S2 m20H T. de Grano: 7

65—

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50-

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30-

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(B)

6 B 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

D I S T A N C I A D EL I X ’ it '- 'U TrriH L A tT I -D IL C I S C T r A'/OS Ol P J[ t>í DA

c 0.16

s. 0.26P ______í ______Mo O.28Ct 1.52 ■ 1.37

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-72-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JCMIIW

ACERO itlltOH T. de Grano; 6

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(B)

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DISTANCIA DEL rrM°L ADH-DILGISL ■ "AVOS t i S*PG<DlS

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DU

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-73-

PRUEBA DE TEMPLABILIDAD JOMINY

ANAL.QUIM.(A)

A C ERO T. de Grano: 7

f .'AL.I !IM.'O

r. O A l'¡dL82.J.1 U 26_ p ______

d is ta n c ia dfi f x t h l^ u irr ADn-pit <a ci .: avhs de: pmigí-da

C A P I T U L O I V

-75-

Independ ien tem en te de ls s pruebas r e a l iz a d a s , se e fe c tu a ro n más obser^

va c io n e s de pruebas Jominy e je cu ta d as en empresas como TAMSfl, y se compara

ron io s re s u lta d o s de esas pruebas con lo s re s u lta d o s que se ob te nd r ía n —

con e s te método com pu ta c io n a l, dando re s u lta d o s más c o n f ia b le s en lo s ace­

ros a le a d o s . Como s ó lo h a r ía más am p lio e l co n te n id o de BSte t ra b a jo , no -

se in c lu y e ro n d ic h a s obse rvac iones en e l mismo.

Cons iderando que un a n á l is is in d iv id u a l de cada acero ensayado s e r ía

más con c ie nzudo , es la razón por la que se exam inan en forma p a r t ic u la r —

lo s m a te r ia le s usados en la p a rte e x p e r im en ta l de e s te t r a b a jo .

A l f i n a l d e l c a p ít u lo , se p resen ta un cuadro que resume lo s va lo re s -

máximos y m ín imos de la s durezas te ó r ic a s (com putac ionS lea) ob ten id as de -

acuerdo a lo s dos a n á l is is q u ím ico s repo rtado s , a s í como, la s durezas rea ­

le s o b te n id a s , con e l o b je ta de a p re c ia r más ráp idam ente la s d if e r e n c ia s -

e n tre e l l a s .

a).- Acero 1D15H.- Es menester hacer no ta r que e l programa com pu ta c iona l -

es tá c ap a c ita d o para de te rm in a r l a d is t a n c ia a la que se supone que -

se ds e l d iám etro c r í t i c o id e a l (D C I) , y tam b ién pa ra d e te rm ina r lo s

DCI a esas d is t a n c ia s , c u a le s q u ie ra que sea su m agn itud , s ó lo que —

e x is t e ta b u la c ió n de DCI para v a lo re s que van desde 1.00 hasta 6.42 -

(en mm. ó su e q u iv a le n te en p u lg .) , por lo que lo s v a lo re s menores a

1.00, ya no es p o s ib le de te rm ina r la s durezas te ó r ic a s en la probeta

Jom iny . Ante e s te e s c o l lo , se manda (en e l programa) desp le ga r e l — enunc iado que d ic e "ACERO CON DIAMETRO CRITICD IDEAL FUERA DE TABLAS»

por lo que para es te acero , aparece en lo s r e s u lta d o s com putac iona—

d ic h o desp legado , pues su DCI es menor de 1.00. Es por eso que ú n ic a ­

mente se muestran lo s r e s u lta d o s e x p e r im en ta le s , aunque cabe hacer ncj

t a r que la dureza t e ó r ic a máxima que p o d r ía ob tene rse , de acuerdo a l

c o n te n id o de carbono de es te a ce ro , s e r ía de 40.0 R ockw e ll C, aprox i-

IV.- DISCUCIDN DE RESULTADOS.

-76-

madamente, y l s máxima dureza o b te n id a exper im enta lm ente fué de 36-6

HRc, causandü una s ig n i f i c a t i v a d if e r e n c ia que puede s e r deb ida a que

es te t ip o de aceros son muy p r o c liv e s a l a o x id a c ió n , y hacen e l ensa

yo de t e m p la b il id a d mas d i f í c i l , a l r e q u e r ir s e una e x c e s iv a rap id e z y

p r e c is ió n en la e je c u c ió n d e l mismo. La tem pera tura de a u s te n iz a c ió n

para es te acero es de 927°C.

b).- Acero 1Q45H.- Como puede obse rva rse , e x is te una gran s im i l i t u d en tre

e l v a lo r exp e r im en ta l de la dureza máxima o b te n id a y e l va loE de la -

dureza t e ó r ic a máxima a ob tener (com pu ta c io n a l) , de acuerdo a l a n á l i ­

s is q u ím ico denominado como (B). Lo mismo o cu rre a 4 d ie s c is e is a v o s -

de pu lgada con respec to a l extremo tem p lado . A p a r t ir de ese pun to , -

lo s re s u lta d o s com pu ta c iona le s se d is lo c a n con re sp e c to a lo s e x p e r i­

m en ta le s , y p o d r ía pensarse en una mala e je c u c ió n d e l proceso de tem­

p le , pero lo s re s u lta d o s ex p e r im en ta le s es tán den tro de lo s v a lo re s -

que l a ASTM re p o r ta en la banda de t e m p la b il id a d d e l acero 1Q45H, con

lo que se in f ie r e que e l proceso com pu ta c io na l r e q u ie r e de un a ju s te

a p a r t ir de l a d is t a n c ia s ig u ie n t e a l punto de in f le x ió n . Pero a q u í -

mismo puede s eñ a la rse l a in f lu e n c ia d e l carbono en la dureza máxima -

a ob tener duran te e l tem p le , pues como se observa , e l a n á l is is q u ím i­

co (A) in d ic a 0.50% de carbono , y e l a n á l is is q u ím ico (B) 0.43%, lo -

que da una d if e r e n c ia de 0.07% de carbono , y l a dureza máxima t e ó r ic a

para (A) es de 59.4 Re y para (B) es de 56.8 Re, lo que hace una d if e

r e n c ia de 2.6 Re . Un te r c e r a n a l is is q u ím ico r e a l iz a d o ex c lu s ivam en ­

te para es te m a te r ia l , in d ic o que e l co n te n id o de carbono de e s te ace

ro era de D.¡t4% de carbono , por lo que se puede in t e r p r e t a r la dureza

t e ó r ic a máxima de (B) como la c o r r e c ta . La tem pera tura de a u s te n iz a—

c ió n para es te acero es de B45DC.

c) .- Acero 1D6DH.- A l examinar la s d if e r e n c ia s e n tre la s bandas te ó r ic a s —

(com putac iona les) ob te n id as con respec to a la de lo s r e s u lta d o s expe—

-77-

r im e n ta le s para es te a ce ro , se nota que lo e x p e r im en ta l e s té más ape­

gado a la s durezas te ó r ic a s ob te n id a s con e l a n á l is is q u ím ico (A), y

con e l tamaño de grano 5, aunque s p a r t ir de la d is t a n c ia de 12/16 de

pu lgada con resoec to a l extremo templado, se p ie rd e d ic h a s im i l i t u d y

nuevamente, como en e l caso a n t e r io r , lo s re s u lta d o s t e ó r ic o s se d is ­

paran con respec to a lo s e x p e r im en ta le s , aunque tam b ién es to sucede -

después d e l punto de in f l e x ió n . La tem pera tura de tem p le para e l ace­

ro 1U60H es de 045DC.

d).- Acero 662DH.- Por p r in c ip io de cuen ta s , es n e ce s a r io in d ic a r que lo s

re s u lta d o s e x p e r im en ta le s se m antienen den tro de la banda de tem p la tú

l id a d que la ASTM in d ic a para es te a ce ro . Por o tra p a r te , l a tempera­

tu ra de tem p le para e s te acero es de 925°C. En cuan to a lo s r e s u lt a ­

dos, se puede ob se rva r una gran s im i l i t u d e n tre lo e x p e r im en ta l y lo

t e ó r ic o , hab iendo más apego en tre lo t e ó r ic o dada por e l a n á l is is q u i

m ico (ft) y lo s r e s u lta d o s e x p e r im en ta le s , aunque es im po rtan te seña—

la r que lo s re s u lta d o s d e l a n á l is is (B) no es tán tampoco muy a le ja d o s

de lo s e x p e r im e n ta le s . E l método com pu ta c iona l aqu í d e s c r it o , da una

c o n f ia b i l id a d de has ta un 85% para es te a ce ro , has ta la d is t a n c ia de

2" con respecto a l extremo tem p lado .

e) .- Acero ¿>32PH.~ In ic ia lm e n t e , se h a b ía tomado a e s te acero como re p re ­

s e n ta t iv o de lo s de media t e m p la b il id a d , pero a l r e a l iz a r e l a n á l is is

q u ím ico , se no ta que se t r a ta de un 432Ü E s p e c ia l , ya que per norma,

es te acero t ie n e ur c o n te n id o de Crono que o s c i la de Ü.35 a 0.65%, y

e l a n á l is is q u ím ico (A) rep o r ta 1.50%, por 1.52% d e l (B). Es to m od i­

f ic a s u s ta n c ia lm e n te la a p re c ia c ió n i n i c i a l , creándose una s it u a c ió n

e s p e c ia l y d if e r e n t e . Obv iam ente, es to tra s to rn a lo s r e s u lta d o s t e ó r i

eos p rev iam ente deseadas, aunque de n inguna manera q u ie re d e c ir que -

lo o b te n id o teó r icam en te sea im p rop io , s in o todo lo c o n t r a r io , es to -

s ir v e para demostrar l s f le x ib i l i d a d d e l programa, en e l que se puede

v a r ia r il im it a d a m e n te la com pos ic ió n q u ím ic a . Por o tra p a rte , no se -

pudo hacer una comparación con la banda de te m p la b il id a d que para es ­

te acero in d ic a la flSTM, a l s a l ir s e la com pos ic ió n q u ím ica de l a r e —

q ue r id a por norma. E s te acero t ie n e un DCI de G.42 pu lg adas , lo que -

lo hace r e p r e s e n ta t iv o de lo s de máxima t e m p la b i l id a d , para lo s dos -

tamaños de grano reportados (6 y 7), y tam b ién para lo s dos a n á l is is

q u ím ica s mostrados. En cuanto a la r e la c ió n e x p e r im e n ta l- te ó r ic o , se

nota que e l p ro c ed im ie n to da una c o n f ia b i l id a d de 9D% en todos I ds re_

s u lta d o s de dureza re q u e r id o s , aunque es mucho más p r e c is o (como en -

lo s casos a n te r io r e s ) en lo s p r im eros puntos de l a p ro b e ta . La tempe­

ra tu ra de a u s te n iz s c ió n pare es te acero es de 925°C.

f ) .- Acaro M4QH.- R ep re se n ta t iv o de lo s aceros de a l t a t e m p la b il id a d , lo s

r e s u lta d o s a s í lo demuestran, de t a l modo que e s te a ce ro , templado a

8í»5°C, da una muestra de a lt a t e m p la b il id a d , s in v a r ia r l s composi--

c ió n q u ím ica que por norma se e x ig e , como en e l caso a n t e r io r . En es ­

te acero se puede a p re c ia r lo im po rtan te que es la d e te rm in a c ió n de l

D C I, ya que, p o r e jem p lo , e l DCI para e l a n á l is is q u ím ico (fi) , es mu­

cha menor que e l DCI para e l a n á l is is q u ím ico (B), y lo s r e s u lta d o s -

com pu ta c iona le s de (A), se a le ja n mucho de lo s r e a le s ( e x p e r im e n ta l—

es) , lo que no sucede con lo s re s u lta d o s com pu ta c io n a le s de (B), que

son de una f a n tá s t ic a s im i l i t u d con respec ta a lo s e x p e r im e n ta le s . —

Aquí se observa que, por e jem p lo , e l a n á l is is (B) re p o r ta 0.21% de Cr

más que e l repo rtado por (A), que rep o r ta 1.02% de Cr en e l a ce ro , y

también 0.03% más de carbono , lo que produce la g ran d if e r e n c ia en —

lo s DCI r e s u lt a n te s , ap rec iándose l a in f lu e n c ia de lo s e lem entos de -

a le a c ió n . Los v a lo re s exp e r im en ta le s están comprend idos e n tre lo s i n ­

d icados por la banda de te m p la b il id a d que para e s te acero s eñ a la la -

ASTM.

-78-

-79-

ACE"R0

RESUL.

DE

DUREZAS ROCKUELL C OBTENIDAS A

416

1*16

816

1216

1616

2016

2416

2816

3216

(A) - - - - - - - - -

1015 (B) - - - - - - - - -

EXPER. 36.6 17.6 - - - - - - -

(A) 59.1* 31*. 1 22.2 17.8 15.6 14.3 - - -

1045 (B) 56.8 33.1 21.5 17.2 15.1 13.8 - - -

EXPER. 56.9 33.9 29.0 27.7 25.5 25.0 24.5 23.2 20.4

(A) 62.0 44.6 28.5 23.0 20.4 18.9 18.□ 17.2 16.5

1060 (B) 61.0 37.4 24.1 19.4 17.0 15.8 14.8 14.0 13.0

EXPER. 58.7 43.3 31.4 28.0 27.1 26.9 26.2 25.0 24.0

(A) 1*5.7 40.7 29.9 24.7 21.0 19.4 18.6 18.0 17.4

8620 (B) 1*5.7 40.2 29.1 24.0 20.4 18.8 18.0 17.4 16.9

EXPER. 1*1*. 1 41.3 28.6 26.4 24.0 22.2 21.1 20.0 19.0

(A) 1*2.1* 42.4 42.0 41.6 40.8 40.0 39.6 39.3 38.9

4320 (B) 1*1.7 41.7 41.3 40.9 40.1 39.4 39.0 38.6 38.3

EXPER. 1*2.0 41.7 41.3 40.5 36.0 37.1 36.0 35.1 34.8

(A) 51*.6 54.0 47.7 42.4 37.6 36.5 33.3 32.2 31.3

1*11.0 (B) 55.9 55.9 53.4 48.9 45.0 42.1 40.5 39.5 38.4

EXPER. 55.6 53.9 51.6 48.2 45.0 42.0 40.5 38.7 38.3

C A P I T U L O V

-81-V.- C O N C L U S I O N E S .

1).- Se compruebe teó r icam en te que un tamaño de grano nás f in o , produce u—

ne t e m p la b il id a d más b a ja ó menor, a l te n e r une mayor form ac ión tí? per

l i t e , ye que e x is t e rrés áree de l ím i t e de grano en e l f in o , lo que egi_

l i z a l e fo rm ac ión de une mayor c e n t id e d de n ú c leo s de p e r l i t a . Esto se

observe más d rás ticam en te en e l acero 4140, que pare e l temeño de gra­

no 6 (ASTM) d e l e n á l i s is q u ím ico (A), t ie n e un d iám etro c r í t i c o id e a l

ig u a l a 4.68, pero con un tamaño de grano más f in o (7) y con e l mismo

a n á l i s is q u ím ico , genera un DCI ig u e l e 4.46, notándose la gren d if e —

r e n c ia en e l DCI r e s u lt a n te , y por te n tó en la du reze , deb ido únicsmeti

te e l tamaño de grano d e l a c e ro . Aunque en menor g rado , tamb ién en lo s

demás eceros se puede obse rvar lo m ismo.

2).- Le t e m p la b il id a d es fu n c ió n d ir e c t a d e l c o n te n id o de e lem entos de s le £

c ió n , excepto e l C o b a lto . Lo e n t e r io r es a lg o v i s i b l e ( teó r icam en te ) -

en todos lo s aceros ensayados, p a r t ic u la rm e n te en e l acero 8620, en e l

que l e sume de lo s e lem entos de a le a c ió n pe re s i a n á l is is q u ím ico (A),

es ig u e l e 2.41%, comperede con l e sume de lo s mismos e lem entos pero -

pera e l a n á l is is q u ím ico (B), que es ig u a l a 2.49%, nos da como r e s u l­

ta n te une d if e r e n c ie de Ü.12 en los DCI p ro d u c id o s , e s to para un mismo

c o n te n id o de CErbono y un tamaño de greno dado. N e tu ra lm en te , le i n —

f lu e n c ia que en la t e m p la b il id a d pueden te n e r ó e je r c e r cada e lem ento

de a le a c ió n , es d is t in t a pare cede uno de e l l o s .

3).- Le im p o r ta n c ia d e l a n á l is is q u ím ica reportado pere e l proceso compute­

c io n e l d e l acero a ensayar, se puede ve r c le rem en te en le s bandes de -

t e m p la b il id a d , en le s que se observan lo s r e s u lte d o s t e ó r ic o s de acue_i_

do e l a n á l is is q u ím ico que se reporta. Es to se c o n s t itu y e en une de —

le s rezones u o b je t iv o s fundem enta lps d e l p resen te t r e b e jo , yc que l e

rezón p r in c ip a l d e l mismo le c o n & t it i^ e e l p o s ib le manejo económ ico —

óp tim o , d e l c o n te n id o dr e lem entos a le e n te s , s in que se Jlt-guen a

r r i f i c s r s E I e s c o n d i c i o n e s y p i o p i e d e d e s m e t a l ú r g i c a s d e s e & b l e s y / o -

n e c e s a r i E S e n un ecero que v e a s e r t e m p l a d o para d E r le un uso d e t e r m i _

n E d o . Esto e s i m p ó r t e n t e d e b i d o E l c r e c i e n t e c o s t o d e l o s e l e m e n t o s z

l e e n t e s , y e 1e C E d a vez m á s in te n s e c a m p a ñ a de economÍE que Ie s em—

presES m e t E l ú r g i c E S t r E t E n de e j e r c e r . PErs r e a l i z a r e s t o , e l progre-

m s p e r m i t e uns f l e x i b i l i d a d d e t s l f o r m a q u e se p u e d e n d e s a r r o l la r —

t s n t E s c o m b i n a c i o n e s de e l e m e n t o s d e a l e a c i ó n , c o m o r e s u l t E d o s de tejn

p l s b i l i d a d s e d e s e e n , s i n que e s t o i m p l i q u e u n descu id o de la s c o n d i­

c i o n e s m e t a l ú r g i c a s . Les l i m i t a n t e s s e o b s e r v a n en l o s E c e r o s c o n DCI

menor e 1.00, y en l o s aceros e 1 c a r b o n o , aunque en es to s ú l t i m o s , —

n a r m s i m e n t e lo s p u n t o s de i n t e r é s s e c o n c r e t e n h a s t a e l p u n t o de i n —

f l e x i ó n de l e c u r v E de t e m p la b il id a d .

4).- Este método c o m p u t a c i o n E l puede se r e l p u n t o de p a r t i d E para que, a l

r e a l iz a r un m a y o r número de enseyos , se l l e g u e a un programa que a u ­

m e n t e l e c o n f i a b i l i d e d en e l mismo, ye que se pueden e f e c t u a r e n s E y o s

s u f i c i e n t e m e n t e c o n s id e ra b le s en n ú m e r o , de t s l forma que conduzcEn a

un p e rfe c c io n am ie n to d e l p r o c e d i m i e n t o c om pu tE c io n e l, pues pare e l c e _

so d e l p resen te t r e b e jo , l e c o n f i a b i l i d a d eumentó a l aumentar l a tem-

p l s b i l i d a d de lo s m a te r ia le s enseysdos.

-82-

-83-

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