CAPITULO XI

TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS

1.TEMPLABILIDAD.

• Es la propiedad que determina la profundidad y la distribución de la dureza, inducida por el enfriamiento desde la condición austenítica. Luego de realizado el temple,

• También se puede definir a la templabilidad como la aptitud de los aceros a dejarse penetrar por el temple.

2. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA TEMPLABILIDAD DE LOS ACEROS

1. Estado austenítico del acero luego del calentamiento.

2. Composición química del acero.

3. Tamaño de grano.

4. Tamaño de las piezas.

5. Medio de enfriamiento.

2.1 ESTRUCTURA DEL ACERO ANTES DEL

ENFRIAMIENTO.

• Determinada por la temperatura y tiempo de calentamiento del acero que a su vez esta determinado por el % de C, aleantes, espesor del material que determinan la temperatura límite y tiempo de exposición del calentamiento, los que determinan la condición austenítica del acero antes de ser enfriado y templado. El tamaño de grano austenítico no cambia, sino hasta que se produzca otro calentamiento.

2.2 COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO.

• Los elementos que más favorecen la penetración del temple, o sea, la templabilidad en los aceros aleados es el manganeso, el molibdeno y el cromo, los cuales desplazan las curvas de transformación a la derecha, desarrollando velocidades de enfriamiento menores permitiendo una mayor penetración del temple, así como también el contenido de carbono en la formación de la cantidad de martensita, los cuales tienen una gran influencia en la velocidad crítica de enfriamiento.

INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACERO

ACERO CON EL MISMO % DE C, PERO CON DIFERENTES PORCENTAJES DE ALEANTE (Mn)

2.3 TAMAÑO DEL GRANO AUSTENITICO.

• El aumento del tamaño de grano aumenta la templabilidad. Este aumento de tamaño de grano en aceros de la misma composición química tiene influencia en la velocidad crítica de temple, dado que el aumento del tamaño de grano desplaza las curvas de transformación hacia la derecha , por lo que las velocidades de enfriamiento disminuyen, permitiendo una mayor penetración del temple.

INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE GRANO

3. ENSAYOS PARA DETERMINAR LA TEMPLABILIDAD EN LOS ACEROS

1. Ensayo de las fracturas.

2. Ensayo de las curvas en “U”.

3. Ensayo Jominy.

3.1 EXAMEN DE LAS FRACTURAS.

•Se preparan probetas de 3/4" (19,05 mm) de diámetro y 5" de longitud (125 mm) del acero que se desea ensayar, luego se las templa, enfriándolas en agua; después se las fractura, observándose que la zona exterior que es la templada es de grano fino y se distingue de la zona interior sin templar que es de grano grueso, o también se las puede atacar con Nital (reactivo para el acero), coloreándose la zona exterior templada y de color claro la zona sin templar. 

ENSAYO DE LAS FRACTURAS

3.2 CURVAS EN "U".

También puede determinarse la templabilidad, midiendo la dureza en diversos puntos de un mismo radio de la sección de una probeta templada. El ensayo se realiza con discos de 10 mm de espesor, de un diámetro determinado de una barra del acero que se quiere ensayar, los cuales son colocados entre dos cilindros iguales, unidas por un perno y luego se templa.

Con las medidas de las durezas respecto a un diámetro, se dibujan unas curvas denominadas las curvas "U", dando así una idea clara de la templabilidad, de un tipo de acero para un determinado diámetro.

ENSAYO DE LAS CURVAS EN “U”

4. DIAMETRO CRITICO IDEAL

Se denomina diámetro crítico ideal, al diámetro máximo que puede tener una barra de acero de composición química y tamaño determinado, al que después de templarlo en un medio de capacidad de enfriamiento infinita () tenga en su núcleo 50% de martensita.

El diámetro crítico ideal valora perfectamente la templabilidad de un acero, que viene expresada por un número que tiene utilidad práctica, pues nos permite calcular el diámetro máximo (espesor) del acero templado en cualquier medio para obtener en su núcleo un 50 ó un 99% de martensita.

DIAMETRO CRITICO IDEAL HASTA UN 99 % DE MARTENSITA

• Se utiliza también los conceptos de los diámetros críticos ideales para obtener en el núcleo hasta un 99% de martensita, es decir que la barra quede templada en toda en todo su diámetro o espesor (su masa).

DIAMETRO CRITICO IDEAL HASTA UN 99% DE MARTENSITA

5. DIAMETRO PRACTICO O REAL.

Diámetro real, es el diámetro máximo de una barra cilíndrica de composición determinada , que se templa en todo su espesor, en un medio de enfriamiento dado real, el cual se obtiene experimentalmente o por aproximación con tablas y gráficos.

El diámetro crítico práctico (real), puede ser obtenido, usando, el diámetro crítico ideal que tenga en su núcleo, un 50% de martensita, en un medio de enfriamiento real, para esto es necesario conocer la severidad de temple H, del medio de enfriamiento que viene expresado en pulg-1 que es proporcional a la energía de enfriamiento de cada medio.

DIAMETRO CRITICO REAL

TABLA DE SEVERIDAD DE TEMPLE

AGITACION DELMEDIO

SEVERIDAD DE TEMPLE H (pulg-1)

SALMUERA AGUA ACEITE SALES AIRE

NINGUNA 2 0,9-1,0 0,25-0,30 0,25-0,30 0,02

MEDIA 2 - 2,2 0,9-1,1 0,30-0,35 0,30-0,35  

MODERADA   1,2-1,3 0,35-0,40 0,35-0,40  

ACENTUADA   1,4-1,5 0,40-0,50 0,40-0,50  

FUERTE   1,6-2,0 0,50-0,80 0,50-0,80  

VIOLENTA 5 4,0 0,80-1,10    

GRAFICO DE DIAMETRO CRITICO IDEAL Y DIAMETRO CRITICO REAL

6. ENSAYO JOMINY.Este ensayo consiste en templar, el extremo

de una probeta cilíndrica de acero de 25 mm de diámetro y 100 mm de longitud, con un reborde de 3 por 3 mm o una arandela de sujeción de acero refractario. La probeta primero debe normalizarse, luego se la calienta a una temperatura de AC3 + 80 ºC, e inmediatamente se la enfría con un chorro de agua a temperatura entre 10 y 40 ºC, por un orificio de 12,5 mm de diámetro; el chorro debe alcanzar aproximadamente 65 mm, luego se rebajan ambos extremos, en un mismo diámetro, entre 0,4 y 0,5 mm y se mide la dureza en HRC a partir del extremo templado.

ENSAYO JOMINY

CURVA JOMINY

CURVA DE EQUIVALENCIA ENTRE EL DIAMETRO CRITICO IDEAL Y LA DISTANCIA JOMINY

CURVAS JOMINY PARA DIFERENTES ACEROS

7. BANDAS DE TEMPLABILIDAD.

Los aceros de una misma marca no pueden caracterizarse por una sola curva y por un solo valor del diámetro crítico ideal. Las oscilaciones en la composición de la marca, la diferencia del tamaño de grano y otros factores influyen mucho en la templabilidad, por lo que para caracterizar la templabilidad de los aceros de una marca dada, se construyen las llamadas bandas de templabilidad.

Dado que las características que más interesan en muchos aceros son sus propiedades después del temple y su templabilidad, en de uso frecuente el uso de las bandas de templabilidad para la recepción de aceros, de los que se obtienen probetas para realizar el ensayo Jominy y construir sus bandas de templabilidad, como un complemento importante a los análisis químicos, ya que la composición química por si sola no da una idea de las características "funcionales" de los aceros.

BANDAS DE TEMPLABILIDAD