El temple: Ensayo de Jominy
Profundidad a que penetra en la pieza la zona templada. La templabilidad no debe confundirse con el valor máximo de la dureza que adquiere el acero como resultado del temple. Esta dureza depende principalmente del contenido de carbono.
Templabilidad incompleta:
Cuando no es en todo el espesor, se explica porque , durante el temple, la pieza se enfría más de prisa en la superficie y más despacio en su centro. En el temple la velocidad de enfriamiento se distribuye por la sección de la forma que muestra en la figura 235 a). Es evidente que a medida que disminuye la velocidad crítica de temple, aumenta la profundidad de la capa templada y si vc, es menor que la velocidad de enfriamiento en el centro, esta sección se templará completamente. Cuando la sección es grande y la velocidad de enfriamiento en la superficie es menor que vc, por este procedimiento no se templará el acero ni siquiera en la superficie. Por consiguiente, cuanto menor sea vc, , tanto mayor será la templabilidad. Esta última, lo mismo que la vc, está ligada íntimamente con ls velocidad de transformación de la austenita en perlita y por lo tanto, con la posición de la curva de comienzo de la transformación en el diagrama C.
Factores que influyen en la velocidad de la cristalización perlítica
Los factores principales que influyen en la velocidad de la cristalización perlítica son:
§ La composición de la austenita: todos los elementos solubles en la austenita (a excepción del cobalto), retardan la tranfosmación;
§ La austenita insolubles (carburos, óxidos, compuestos intermetálicos); estas partículas aceleran la transformación,ya que son centros de cristalización adicionales y aumentan el n.c. en la transformación austenita en perlita.
§ Austenita heterogenea, la cual se transforma más rapidamente en perlita, porque la velocidad de transformación está determinada en este caso por la parte menos saturada de la solución sólida;
La influencia de la composición sobre la habilidad del acero para transformarse en martensita para un tratamiento de temple en particular es relacionada a un parámetro llamado Templabilidad. Para cada aleación de acero hay una relación específica entre las propiedades mecánicas y la velocidad de enfriamiento. La templabilidad es utilizada para describir la habilidad de una aleación para ser endurecida por la formación de martensita como resultado de un tratamiento térmico. Un procedimiento estándar que es ampliamente utilizado para determinar la templabilidad es el ensayo jominy. La adición de elementos aleantes o el engrosamiento del grano austenitico incrementa la templabilidad de un acero. Cualquier acero que tiene una velocidad critica de enfriamiento baja se endurecerá mas profundamente que uno que tiene una velocidad de enfriamiento alta de templado. La dimensión de la pieza que va ser templada tiene un efecto directo sobre la templabilidad del material. El objetivo del experimento es tomar las lecturas de dureza Rockwell en escala “C” a lo largo de una superficie plana maquinada en una probeta Jominy y plotear dureza versus distancia del extremo templado.
1. Aprender cómo realizar un ensayo Jominy.
2. Entender el efecto que el contenido de carbón y los elementos de aleación tienen sobre las curvas Jominy.
3. Calcular el diámetro crítico ideal de el acero usado en este experimento.
Al final del experimento se tomará las lecturas de dureza Rockwell en escala"C" a lo largo de una superficie plana maquinada en una probeta Jominy y plotear dureza versus distancia del extremo templado.
§ Probeta Jominy (Hecho según la norma ASTM A255-96.)
§ Las probetas Jominy son las que siguen:
Aleación Composición 1018 0.18%C, 0.6%Mn, 0.3%Si 1040 0.40%C, 0.8%Mn, 0.3%Si 4140 0.40%C, 0.88%Mn, 0.95%Cr, 0.20%Mo
1. Precalentamiento del horno 850 C°.
2. Colocar el espécimen Jominy 1018 , 1040 en el horno y mantener durante media hora a la temperatura de 850 °C
3. Colocar el espécimen Jominy 4140 en el horno y mantener durante media hora a la temperatura de 1550 F° 850 °C
4. Abra la llave de agua del dispositivo Jominy. Ajuste la columna de agua libre a una altura de 2.5 in.
5. Remover el espécimen del horno y colocarlo en el dispositivo jominy en un tiempo no mayor a 5 segundos. Abrir la llave de agua para que se enfrié la parte baja de la probeta sin que el agua moje los lados de la probeta deje correr el agua durante 10 minutos.
6. Remover la probeta Jominy del dispositivo y maquinar una superficie plana e 0,015 in en uno de los lados de la probeta.
7. Marcar los puntos en la superficie anterior a intervalos de 1/16 in. Hasta una distancia de 1 in. A intervalos de 1/8” en la segunda pulgada y a intervalos de ¼” en la tercera pulgada tomados Del extremo templado tal como se muestra en la figura 2.
8. Tomar lecturas de dureza Rockwell en escala "C" a intervalos. En cada punto marcado previamente en la etapa anterior.
9. Plotear los datos obtenidos como dureza Rockwell versus Distancia del extremo templado.
Para la realización del ensayo Jominy se utiliza una probeta cilíndrica de 25 mm de diámetro y 100 mm de longitud del material a ensayar.
El ensayo consiste en realizar el templado de la probeta según un proceso definido. El estudio de los resultados permite definir el comportamiento del material ante el tratamiento de temple.
Veamos ahora cómo se realiza el ensayo Jominy.
En primer lugar se calienta la probeta a la temperatura de austenización durante 30 minutos, tratando que no aparezca cascarilla superficial sobre la probeta. Para ello el temple se realiza en atmósfera controlada.
Tras finalizar el calentamiento, se cuelga la probeta por un extremo de modo que un chorro de agua, a temperatura constante, incida directamente sobre su extremo inferior durante 10 minutos. La probeta se irá enfriando a distinta velocidad según la distancia respecto al punto de incidencia del chorro de agua. El extremo inferior de la probeta se enfriará rápidamente, sufriendo un temple más severo y será más duro que el otro extremo.
Una vez que la probeta se ha enfriado a temperatura ambiente, se desbasta una tira de 0.4 milímetros de espesor y se determina la dureza Rockwell C a lo largo de los 50 mm primeros de la probeta. En los primeros 12.5 mm las lecturas de dureza se toman a intervalos de 1.6 mm y en los 37.5 mm siguientes cada 3.2 mm.
Después se traza una curva de templabilidad representando los valores de dureza en función de la distancia al extremo templado, obteniéndose así la curva de templabilidad.
Si la dureza disminuye rápidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero tendrá una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales serán de alta templabilidad, es decir, serán susceptibles de endurecerse rápido cuando sufren temple.
