Medios de Enfriamiento
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Tratamientos Térmicos 3 Molera S. P., Tratamientos Térmicos de los metales, Marcombo, 1991. https://docs.google.com/document/d/1rBQR3Rut4JT5yfJ6sJ35GG8DoGo0yVcQm0ChkwLQ8vw/edit . Página 1 26 de Abril de 2015. Medios de Enfriamiento C. Cruz Lanto 1 , Y.L. Basilio Gonzalez 2 Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química, Departamento de Ingeniería Química Metalúrgica, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, 04512, México D.F. [email protected] 1 , [email protected] 2 Resumen: Este artículo tiene como finalidad presentar la severidad de diferentes medios de enfriamiento como son el agua, aceite, aire y salmuera. Palabras clave: Temple, severidad y medios de enfriamiento. Abstract: This article aims to present of the severity of different cooling media such as water, oil, air and brine. Keyworsd: Quenching, Severity and cooling means. 1. Introducción 3 . Temple: Se denomina temple de un acero al enfriamiento del mismo desde una temperatura por encima de la trasformación A C3 a una velocidad suficiente mente rápida a fin de endurecerlo considerablemente. A nivel microscópico, el endurecimiento por temple implica la formación del constituyente martensítico y ausencia del constituyente perlítico. Mecanismo de eliminación de calor durante el temple. - Etapa A: Estado de enfriamiento por medio de una capa de vapor. - Etapa B: Enfriamiento por transporte de vapor. - Etapa C: Enfriamiento por medio del líquido. Curva de enfriamiento de un cilindro pequeño de acero templado en agua tibia. Severidad: La severidad del temple es la aptitud o efectividad del medio utilizado para enfriar la pieza de acero desde la temperatura de austenización hasta la trasformación de esta austeníta en martensíta. Tabla1. La tabla muestra la severidad de diferentes medios de temple, en relación con agua inmóvil (valor de H=1.0). MÉTODO DE ENFRIAMIENTO ACEITE AGUA SALMUERA Sin circulación o agitación de la pieza 0.25 – 0.30 0.9 – 1.0 2 Circulación ó agitación suave 0.30 – 0.35 1.0 – 1.1 2 – 2.2 Circulación moderada 0.35 – 0.40 1.2 – 1.3 Circulación buena 0.40 – 0.50 1.4 – 1.5 Circulación fuerte 0.50 – 0.80 1.6 – 2.0 Circulación violenta 0.80 – 1.0 4 5 Medios de enfriamiento: Agua Ventajas: Medio más conveniente, accesible, económico, y fácil de desechar. Para producir altas velocidades de enfriamiento.
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las posibilidades de temple con distintos medios y su severidad
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Tratamientos Térmicos
3 Molera S. P., Tratamientos Térmicos de los metales, Marcombo, 1991.
https://docs.google.com/document/d/1rBQR3Rut4JT5yfJ6sJ35GG8DoGo0yVcQm0ChkwLQ8vw/edit.
Página 1
26 de Abril de 2015.
Medios de Enfriamiento
C. Cruz Lanto1, Y.L. Basilio Gonzalez
2
Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química, Departamento de Ingeniería
Química Metalúrgica, Ciudad Universitaria, Delegación Coyoacán, 04512, México D.F.
2
Resumen: Este artículo tiene como finalidad presentar la severidad de diferentes medios de enfriamiento como son el agua, aceite, aire y salmuera.
Palabras clave: Temple, severidad y medios de enfriamiento.
Abstract: This article aims to present of the severity of different cooling media such as water, oil,
air and brine.
Keyworsd: Quenching, Severity and cooling means.
1. Introducción
3.
Temple: Se denomina temple de un acero al
enfriamiento del mismo desde una
temperatura por encima de la trasformación AC3 a una velocidad suficiente mente rápida a
fin de endurecerlo considerablemente. A
nivel microscópico, el endurecimiento por
temple implica la formación del constituyente martensítico y ausencia del constituyente
perlítico.
Mecanismo de eliminación de calor durante el temple.
- Etapa A: Estado de enfriamiento por
medio de una capa de vapor.
- Etapa B: Enfriamiento por transporte de vapor.
- Etapa C: Enfriamiento por medio del
líquido.
Curva de enfriamiento de un cilindro pequeño de acero
templado en agua tibia.
Severidad:
La severidad del temple es la aptitud o efectividad del medio utilizado para enfriar la
pieza de acero desde la temperatura de
austenización hasta la trasformación de esta austeníta en martensíta.
Tabla1. La tabla muestra la severidad de diferentes medios de
temple, en relación con agua inmóvil (valor de H=1.0).
MÉTODO DE
ENFRIAMIENTO ACEITE AGUA SALMUERA
Sin circulación o
agitación de la pieza
0.25 – 0.30 0.9 – 1.0 2
Circulación ó
agitación suave
0.30 – 0.35 1.0 – 1.1 2 – 2.2
Circulación
moderada
0.35 – 0.40 1.2 – 1.3
Circulación buena 0.40 – 0.50 1.4 – 1.5
Circulación fuerte 0.50 – 0.80 1.6 – 2.0
Circulación violenta 0.80 – 1.0 4 5
Medios de enfriamiento:
Agua
Ventajas:
Medio más conveniente, accesible,
económico, y fácil de desechar.
Para producir altas velocidades de
enfriamiento.
Leo
Nota adhesiva
si estas son las palabras clave ¿Por qué temple no esta en el resumen?
Leo
Nota adhesiva
Implica que cualquier acero debe ser calentado por encima de AC3 para realizar un temple ¿Cuál es el límite aquí?
Leo
Nota adhesiva
Toda gráfica o imagen debe llevar pie de foto enumerandolas para su correspondiente cita a lo largo del documento ejemplo( Fig. 1 curvas de....)
Leo
Nota adhesiva
calificación 8.3 es el que más parece artículo
Leo
Nota adhesiva
Medios de enfriamiento ¿Para qué ? titulo muy vago, afinenlo
Tratamientos Térmicos
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Efectivo para el rompimiento de las
cascarillas de óxido.
Se usa comúnmente para templar
aceros austeníticos y metales no-
ferrosos después de tratamientos de
solubilización a elevadas temperaturas.
Desventajas:
La etapa C se inicia en rangos de
temperatura bajos, más abajo que el
aceite, y en esta etapa la velocidad de
enfriamiento es rápida.
Altas tensiones residuales, distorsión
y agrietamiento.
Para templar solo piezas simétricas
que no posean cambios de sección
bruscos, o esquinas.
Aceros de baja templabilidad (aceros
de bajo C, de baja aleación y carburizados).
La etapa A se extiende, esta
prolongación se incrementa con la
complejidad de la pieza a templarse.
Dureza dispareja, y esfuerzos no deseados.
Corrosiva.
Requiere de control en la temperatura
(ideal 15-25 °C), agitación y
contaminantes.
Salmuera y soluciones cáusticas. (5-10 %
NaCl soluciones acuosas, 5-10 % NaOH
soluciones cáusticas)
Ventajas:
Reduce las partes blandas.
Menos severidad y distorsión.
Menos efectos críticos por pequeñas
variaciones en las temperaturas de
operación. Desventajas:
Altamente corrosivos.
Equipo de seguridad y periférico.
Mantenimiento riguroso.
Control de contaminantes.
La temperatura ideal es de 20 0C.
Se usa comúnmente para pequeñas
piezas o de herramientas.
Aceites. La clasificación se basa en la composición,
potencia templante, temperaturas de
operación y se agrupan como convencionales y rápidos.
Convencionales.
Aceites minerales. Más simples y
económicos. Pueden contener aditivos (estabilidad oxidación y
corrosión).
Baja velocidad de enfriamiento
durante la etapa A, mayor en la etapa B y muy lenta en la etapa C.
Poco adecuados para aceros de baja
templabilidad. Para aceros de alto C
y aceros aleados. Rápidos.
Aceites modificados para mayor
estabilidad y viscosidad. Mayor vida.
Con aditivos para aumentar la
velocidad de enfriamiento a altas
temperaturas (etapas A y B). Y con una etapa C lenta a bajas
temperaturas (transformación
martensítica) reduce la distorsión y el agrietamiento.
Aditivos para controlar la oxidación,
mojado, viscosidad.
2. Procedimiento experimental
2.1. Materiales.
10 Probetas de acero 4140.
Muflas.
Agua.
Aceite.
Salmuera.
Cortadora para realizar el corte
transversal en las probetas.
Lijas, alúmina, pulidora de paño fino,
nital 3 para la preparación
metalográfica.
Microscopio.
2.2 Procedimiento para los medios de enfriamiento (Temple).
Las probetas se llevaron a una temperatura de
850°C durante 45 minutos, una vez
Leo
Nota adhesiva
El factor H en la salmuera es más alto al agua según Tabla 1 y después es menos severo, ¿Cómo?
Leo
Nota adhesiva
Solo cortadora, el corte transversal se especifica en el procedimiento no en el material
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trascurrido el tiempo a cada probeta se le aplicó un medio de enfriamiento diferente:
1. Agua a 80°C. 2. Agua a T ambiente.
3. Agua a 0°C.
4. Salmuera a T ambiente.
5. Salmuera a 0°C. 6. Aceite.
7. Aire quieto.
8. Aire forzado. 9. Salmuera con agitación.
10. Agua caliente con agitación.
3. Resultados y análisis de resultados.
Tabla 2. Imágenes metalográficas.
Imagen 1. Medio de enfriamiento Agua a 80°C,
atacada con Nital 3, 20x.
Imagen 2. Medio de enfriamiento Agua a T ambiente,
atacada con Nital 3, 20x.
Imagen 3. Medio de enfriamiento Agua a 0°C, atacada
con Nital 3, 20x.
Imagen 4. Medio de enfriamiento Salmuera a T
ambiente, atacada con Nital 3, 20x.
Imagen 5. Medio de enfriamiento Salmuera 0°C,
atacada con Nital 3, 20x.
Imagen 6. Medio de enfriamiento Aceite, atacada con
Nital 3, 20x.
Imagen 7. Medio de enfriamiento Aire quieto, atacada
con Nital 3, 20x.
Imagen 8. Medio de enfriamiento Aire forzado,
atacada con Nital 3, 20x.
Leo
Nota adhesiva
En secciones veo números (Introducción, desarrollo, etc), por lo que en las siguientes viñetas se recomienda el uso de números romanos o incisos
Leo
Nota adhesiva
No entiendo, ¿Es tabla o son imágenes?
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Imagen 9. Medio de enfriamiento Salmuera a T
ambiente con agitación, atacada con Nital 3, 20x.
Imagen 10. Medio de enfriamiento Agua a 80°C con
agitación, atacada con Nital 3, 20x .
Se observó que el medio de enfriamiento en aceite es uno de los menos severos, como se
observa en la imagen 6 que la martensita que
es mucho más fina y menos definida. El medio de enfriamiento menos severo fue
el aire quieto, porque en la imagen 8 se puede
observar martensíta en menor proporción incluso se pudo observar formación de ferrita
en pequeñas cantidades debido a que la
velocidad de enfriamiento fue más lenta, en
comparación con el agua y la salmuera. En el medio de enfriamiento de aire forzado
se observó que no hay una distribución
homogénea de la martensita y en algunas secciones se observa ferrita esto debido a que
el aire forzado no se distribuyó de manera
homogénea.
Comparando la salmuera con agitación y sin
agitación a temperatura ambiente la
martensita que se formó en salmuera con agitación es mucho más definida y con un
mayor tamaño que en la salmuera sin
agitación, esto debido a que la agitación evita la formación de la capa de vapor que se
forma provocando que la velocidad de
enfriamiento sea mas rápida.
Se observó que en las imágenes metalográficas hay una líneas blancas estas se
deben al tratamiento que se les dio antes de
llevar a temperatura de autenticación.
De acuerdo con lo que se observó se hizo un
listado de los medios de enfriamiento del más
severo al menos severo:
1. Agua.
2. Salmuera. 3. Aceite.
4. Aire.
4. Conclusiones
El medio de enfriamiento ideal deberá exhibir
una alta velocidad de temple a través de la etapa de la cubierta de vapor y en la etapa de
enfriamiento por transporte de vapor, y bajas
velocidades a través del rango de temperaturas finales (etapa de enfriamiento
liquida).
Enlistando los medios de enfriamiento del más severo al menos severo teóricamente
3 se
tiene:
1. Salmuera. 2. Agua.
3. Aceite.
4. Aire.
Generalmente, conforme la temperatura del
medio aumenta, la rapidez de enfriamiento
disminuye, lo cual se debe al aumento en persistencia de la etapa de la capa de vapor.
Como el medio está más cercano a su punto
de ebullición, se necesita menos calor para forma la película de vapor. Esto es
particularmente cierto en agua y salmuera.
La rapidez de enfriamiento puede mejorarse y la temperatura del medio mantenerse
constante por circulación del medio y
agitación de la pieza.
5. Agradecimientos.
A la Facultad de Química de la UNAM por
prestar las instalaciones, reactivos y aparatos
Leo
Nota adhesiva
¿Y por qué aire quieto muestra una estructura muy distinta al aire forzado si son enfriamiento lentos comparados con el agua o salmuera? ¿Dicen que es posible transformar austenita a martensita bajo condiciones de normalizado??
Leo
Nota adhesiva
lean esos errores por el auto corrector
Leo
Nota adhesiva
Implica que el calor se extrae de manera más efectiva al haber agitación, haciendo a la martensita más pequeña,es algo contradictorio lo mencionado
Leo
Nota adhesiva
Esto va en la introducción
Leo
Nota adhesiva
nuevamente introducción, tenían que haber comparado lo de teoría con lo obtenido en laboratorio, ejemplo: "el medio menos severo fue el aceite".
Leo
Nota adhesiva
y la comparación de martensita, ¿Cuál es más fina y mas gruesa? ¿El aire puede servir para temple? ¿hubo evidencia de grietas??
Tratamientos Térmicos
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para poder realizar el trabajo experimental de manera correcta y todo lo que éste conllevó.
6. Bibliografía:
Pere Molera Solá. Tratamientos
térmicos de los materiales. Marcobo. España, 1991.
Donald R. Askeland. Ciencia e
ingeniera de los materiales. Thomson. México, 1998.
William D. Callister. Ciencia e
ingeniería de los materiales. Reverté. México.
Otras fuentes:
https://docs.google.com/document/d/1rBQR3Rut4JT5yfJ6sJ35GG8DoGo0yVcQm0Chkw
LQ8vw/edit
24 abril 2015.
