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jominy 2
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Tema.- Ensayo Jominy
1. Resumen.- Se ha realizado el ensayo de templabilidad de un acero AISI O1, el cual tiene una composición de
0,95%C - 1,1% Mn – 0,6% Cr – 0,6%W, al tener estos componentes aleantes y al tener alto
contenido en carbono el acero es de muy fácil templabilidad. Por lo que se puede observar en
toda la longitud de la probeta ensayada prioritariamente hay una microestructura martensitica y
bainitica.
Se ha obtenido una variación de dureza desde 63RHC hasta 59RC lo que no es muy significativo,
por lo que el material casis obtuvo la misma estructura en toda la longitud desde el extremo de la
probeta, por lo que el material es de muy buena templabilidad y por lo cual también se puede
observar fisuras provocadas por el temple.
2. Introducción.- Para obtener dureza y resistencia, en los aceros se los trata térmicamente con el temple seguido
de un revenido que disminuye la dureza obtenida por el temple pero alivia las tenciones térmicas
producidas por el temple.
2.1 Templabilidad.-
Es la propiedad de los materiales a dejarse templar, es decir la habilidad del material para
trasformar martensita a una cierta distancia, unos materiales tienen mayor templabilidad que
otros, es decir la microestructura martensitica se profunda en el material.
2.2 Determinación de la templabilidad.-
Esto se lo hace midiendo el diámetro critico (Do), el cual se define como el mayor tamaño de la
barra templada en algún medio de enfriamiento, en esta distancia la estructura debe tener 50%
martensita.
2.3 El ensayo Jominy.-
Este ensayo es el mas usado en la industria para medir la templabilidad del material, la probeta
debe tener 25mm de diámetro y 100mm de longitud, con una reborde de 3mm en un extremo. La
probeta debe calentarse hasta l temperatura de austenizacion, después se lo coloca en el
portapiezas y desde la parte inferior se le coloca un chorro de agua, y se lo deja por lo menos unos
10min, en enfriamiento
Fig. 1.- Ensayo Jominy [1]
Por la distancia desde el extremo se puede observar las curvas de enfriamiento de un acero 4340, el cual
tendrá diferentes microestructuras en cada distancia desde el extremo, además al existir fases de
transformación en ferrita y vainita, retrasa la transformación en martensita
Fig. 2.- Curva CCT de acero AISI 4340 [1]
Se puede observar que la templabilidad depende del tipo de acero, es decir que porcentaje de
carbono tiene y que aleantes contiene, por lo que hay materiales que son muy buenos para el
temple como el 4340, que tiene una dureza casi constante en toda su longitud, mas no el 5140 el
cual decae la dureza en la longitud es decir el temple no entra mucho en el material.
Fig. 3.- Curva comparativa de dureza de aceros con 0,4%C [1]
3. Experimentación.-
3.1 Equipos y materiales
a) Discotom
b) Lijas
c) Banco de lijas
d) Montadora de muestras
e) Baquelita
f) Pulidora de disco con paño
g) Alúmina
h) Compresor de aire
i) Algodón
j) Nital al 4%
k) Cámara digital
l) Microscopio metalográfico
m) Banco de ensayo Jominy
Fig.4.- a) Microscopio metalográfico con
adaptador para cámara digital b) Banco Jominy [2]
n) Durómetro
o) Horno electrico
Fig. 5.- a) Durómetro, b)Horno electrico [2]
3.2 Procedimiento.-
Ensayo Jominy.-
a) Introducir la probeta en el horno eléctrico,
b) Calentar la probeta hasta la temperatura de austenizacion del material
c) Sacar del horno la probeta, y colocarla en el banco de Jominy
d) Encender la bomba de agua, y dejarlo enfriar unos 10min.
e) Realizar un destaje en la probeta para proceder al lijado
Fig.6.- Destaje en la probeta [2]
f) Preparación metalográfica de la probeta según la norma ASTM E3 [3]
g) Ataque la probeta con nital 4%
h) Observar la microestructura cada 1/16”, en toda la longitud de la probeta
Medicion de Dureza Rockwell C.-
a) Colocar en el durometro el identador un cono de diamante
b) Aplicar la cerga en el durometro
c) Cargar la probeta con la carga adecuada, y la precarga
d) Retirar la carga de la probeta despues de 10s, realizar estos pasos cada 1/16” de distancia
desde en el extremo.
e) Tomar nota de la dureza indicada en el panel del durometro
4. Resultados.-
4.1 Microestructuras presentes.-
Con las siguientes curvas de enfriamiento se determina las fases presentes en el material.-
Fig.7.- Curvas de enfriamiento del acero AISI O1 [2]
4.1.1 A 2mm del extremo, fases 7% perlita, 65% bainita y 28% martensita.-
Fig.8. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.2 A 5mm bainita 20% y martensita 80%.-
Fig.9. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.3 A 10mm, 25% bainita y 75% martensita
Fig.10. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.4 A 20 mm, 25% bainita y 75% martensita
Fig.11. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.5 A 40mm, 70%bainita y 30% martensita
Fig.12. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.6 A 50mm, 70%bainita y 30% martensita
Fig.13. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.1.7 A 68mm, 75% bainita y 25% martensita
Fig.14. Acero AISI O1, 100x, atacado con nital 4% [2]
4.4 Tasa de enfriamiento en función de la distancia del extreme
templado.-
x (mm) HRC Velocidad (c/s)
2 57 2,3072252
5 63 4,82047669
10 62 4,24707555
20 62 3,25904222
40 60 3,25904222
50 60 2,89794399
68 59 2,89794399
Fig.15. Curva Jominy Acero AISI O1 [2]
4.3 Determinación del diámetro critico.-
Fig.15. Curva Jominy Acero AISI O1 [2]
La distancia donde se obtiene el 50%de martensita es 4mm
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Tasa
de
en
fria
mie
nto
a 8
10
°C (
C/s
)
Distancia desde el extremo templado (mm)
56
57
58
59
60
61
62
63
64
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Du
reza
HR
C
Distancia desde el extremo templado (mm)
Entonces el diámetro critico es 1,16 pulg.
5. Conclusiones.- El material es de muy buena templabilidad, ya que contiene Mn, que facilita el temple,
además que se observa que la microestructura se mantiene casi constante por toda la
distancia de la probeta
La curva de dureza en función de la distancia desde el extremo, corrobora la fácil
templabilidad del acero ya que no cae la dureza con la distancia más bien se tiene una recta
casi constante
El primer dato en el que crece la dureza en vez de disminuir, es porque el dato se tomó casi al
extremo de la probeta y hay estuvo afectada por la descarburación que se produce en el
temple
Las curvas de enfriamiento se mantuvieron casi constantes en toda la probeta.
La dureza calculada con las fases presentes en cada distancia desde el extremo, son
aproximadamente iguales a las obtenidas con el durómetro
Por la facilidad de templabilidad que presenta se pueden observar la fisuras producidas por el
temple
Fig.16. Fisuras de un Acero AISI O1,
100x, atacada con nital 4% [2]
6. Recomendaciones.- Realizar el destaje en la probeta, a una profundidad de 3mm para quitar la parte descarburada
del material y para facilitar la preparación metalográfica del material
Realizar el adecuado pulido con la alúmina, y luego el lavado de la muestra para que no
aparezcan colas de cometa
Tener en cuenta con qué tipo de aumento se está trabajando con el microscopio y con la
cámara
Atacar la probeta de manera adecuada para observar bien las microestructuras presentes en
el material
Verificar que la probeta estén cortadas la secciones transversales paralelas para que en el
durómetro no esté mal colocada y al aplicar la carga pueda desprenderse y saltar hacia el
cuerpo
7. Anexos
Diagrama CCT de acero AISI O1
8. Referencias
[1] SMITH, (cuarta edicion). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales. Mc Graw
Hill.pag. 398,399
[2] Fuente propia, Laboratorio de materiales, Espoch
[3] ASTM. Standar Practice for Preparation of Metallografic Specimens. ASTM E3-95