Problema 7.1
La figura siguiente representa la curva de las S correspondiente a un acero aleado F-1204, austenizado a 850°C.
En un enfriamiento continuo, la disminución de temperatura con el tiempo puede aproximarse mediante una ley de tipo:

 
dónde q0 es la temperatura del medio al que se cede calor, en este caso, la temperatura del líquido de temple: 20°C . Se pide determinar:
 a)
La constante k del enfriamiento correspondiente a la velocidad crítica de temple, para dicho acero.
 b)
Si se pretendiese obtener estructuras bainíticas, determine las temperaturas del baño a utilizar y el tiempo necesario para obtener 100% bainita.

 

 

 Problema 7.2
A partir de la curva de las S del acero aleado F-1260, determine hasta que distancia del extremo templado en la probeta Jominy se obtendrán estructuras 100% Martensíticas.

 
Notas:
  El acero ha sido austenizado a 850°C. El agua empleada en el ensayo Jominy tiene una temperatura de 20°C.
 

El enfriamiento sigue una ley de tipo:
  El diagrama Jominy muestra siempre una correlación entre distancias al extremo templado y velocidades de enfriamiento en la probeta. La equivalencia aparece directamente en el eje de abcisas. El inferior muestra las distancias al extremo templado. El superior muestra las velocidades de enfriamiento dq/dt, medidas a 704°C.Rango de composiciones que pueden someterse a envejecimiento.
 

 Problema 7.3
Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero eutectoide, de la figura, describe el tratamiento isotérmico completo y la microestructura después de cada paso requerido para obtener una dureza de 32 Rc.

 

 Problema 7.4
Una excelente combinación de dureza, resistencia y tenacidad en los aceros la proporciona la estructura bainítica. Uno de los tratamientos es austenizar a 750°C un acero eutectoide, como el representado en la figura anterior, enfriándolo rápidamente hasta una temperatura de 250°C durante 15 minutos, y finalmente enfriar hasta temperatura ambiente. ¿Es posible con este tratamiento descrito obtener la estructura bainítica requerida?
 

 Problema 7.5
Utilizando el diagrama de transformación isotérmica del acero de composición eutectoide, cuyas curvas han sido representadas anteriormente, especificar la naturaleza de la microestructura que se obtendrá ( en térmicos de microconstituyentes presentes y porcentajes aproximados) de una pequeña probeta que se ha sometido a los siguientes tratamientos. Suponer siempre, que la probeta se ha calentado a 800°C durante el tiempo suficiente para alcanzar una estructura austenítica.
 a)
Enfriamiento rápido hasta 350°C, donde se mantiene durante 104 s, templando a continuación a temperatura ambiente.
 b)
Enfriamiento rápido hasta 250°C, donde se mantiene durante 100 s, templando a continuación a temperatura ambiente.
 c)
Enfriamiento rápido hasta 650°C, donde se mantiene durante 20 s, enfriamiento rápido a 400°C manteniendo de nuevo 1000 s y templando a continuación a temperatura ambiente.

 

 Problema 7.6
En un diagrama de transformación isotérmica del acero eutectoide, figura anterior, esquematizar y nombrar las etapas de temperatura tiempo que producen las siguiente microestructuras:
 a)
100% perlita gruesa.
 b)
50% martensita y 50 % bainita
 c)
50% perlita gruesa, 25% bainita y 25% martensita.

 Problema 7.7
Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero al carbono con un 0,5% C, representado en la figura, Describir el tratamiento térmico y la cantidad de cada constituyente después de cada fases del tratamiento para obtener una dureza en el acero de 23 Rc.

 
 
 

 Problema 7.8
Un acero al carbono, con un 0.5% de C, es calentado es calentado a 800°C durante 1 hora, enfriado rápidamente a 700°C manteniéndolo a esta temperatura durante 50 s, enfriado de nuevo a 400°C durante 20 s, y finalmente enfriado a temperatura ambiente. ¿Cual es la microestructura final del acero tras el tratamiento?

 Problema 7.9
Utilizando el diagrama TTT de la figura, correspondiente a un acero hipereutectoide con un 1.13% C, determinar la microestructura final, describiendo los microconstituyentes presentes, de una pequeña probeta sometida a los siguientes tratamientos térmicos. En todos los casos suponer que la probeta se ha calentado a 920°C durante el tiempo suficiente para conseguir la estructura austenítica completa y homogénea de partida.

 
 a)
Enfriar rápidamente a 250°C, mantener durante 16 minutos y templar a temperatura ambiente.
 b)
Enfriar rápidamente a 650°C, mantener a esta temperatura durante 3 s, enfriar rápidamente a 400°C, mantener a esta temperatura durante 25 s y templar a temperatura ambiente.
 c)
Enfriar rápidamente a 350°C, mantener durante 5 minutos y templar a temperatura ambiente.
 
Enfriar rápidamente a 675°C, mantener durante 7 segundos y templar a temperatura ambiente.

 e)
Enfriar rápidamente a 775°C, mantener durante 8 minutos y templar a temperatura ambiente.

 Problema 7.10
Un acero al carbono F1120, con un 0.18-0,23% de C, se enfría a una velocidad de 8°C/s cuando se templa en aceite, y a 50°C/s cuando se templa en agua. ¿Cual es la microestructura producida por cada uno de estos tratamientos descritos?. Considerar el diagrama de enfriamiento continuo de la figura.

 

 Problema 7.11
En la transformación isotérmica de un acero al carbono para herramientas, austenizado 5 minutos a 900°C, se han obtenido los siguientes valores:

T (°C)
  700  600  500  400  300  200  100  20

Transf. Inicio
  4,2 min  1 s  1 s  4 s  1 min  15 min  -  -

Transf. Final
  22 min  10 s  10 s  2 min  30 min  15 h
-
  -

Dureza HRC
  15  40  44  43  53  60  64  66
Construya la gráfica T.T.T. o curva de las S, e indique los constituyentes en cada una de las diferentes zonas.
NOTA: Considerar el valor de Ms de 185°C y el valor de Mf de 35°C.

 Problema 7.12
Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero al carbono con un 0,5% C, representado en la figura del problema 7.7, describir:
 a)
La microestructura final, indicando los constituyentes de una probeta sometida a una austenización a 800°C seguida de un enfriamiento brusco hasta 400°C, donde se mantiene durante 20 segundos tras los cuales vuelve a enfriarse bruscamente hasta temperatura ambiente.
 b)
El tratamiento térmico y la cantidad de cada constituyente, después de cada fase del proceso térmico, para obtener una dureza en el acero de 30 Rc.
 
 

 Problema 7.13
Utilizando el diagrama TTT correspondiente a un acero al carbono eutectoide, con un 0,8% C, representado en la figura, describir:

 

 a)
La microestructura al someter al acero al siguiente tratamiento térmico: (i) temple instantáneo desde la región g hasta 500°C, (ii) mantenimiento a esta temperatura durante 4 s, y (iii) temple instantáneo hasta 250°C.
 b)
¿Qué ocurriría si se mantiene la microestructura resultante durante un día a 250°C y posteriormente se enfría hasta temperatura ambiente?

  c)
¿Qué ocurriría si la microestructura resultante de la parte a) se templa directamente hasta la temperatura ambiente?

  d)
Estimar la velocidad de enfriamiento necesaria para evitar la formación de perlita en este acero.
 
 

 Problema 7.14
El diagrama de transformación isotérmica de un acero aleado con un 2% de Ni, 0,7% de Cr y 0,25% de Mo es el representado en la figura siguiente, describir la microestructura final, indicando los constituyentes, de una probeta sometida a los siguientes tratamientos térmicos:
 a)
Una austenización a 750°C seguida de un enfriamiento brusco hasta 300°C, donde se mantiene durante 20 segundos tras los cuales vuelve a enfriarse bruscamente hasta temperatura ambiente.
 b)
Tras la austenización, enfriar rápidamente hasta los 350°C, manteniendo 3 horas, para enfriar de nuevo rápidamente hasta temperatura ambiente.

  c)
Tras la austenización, enfriar rápidamente hasta los 550°C, manteniendo 2 horas y 45 minutos, posteriormente enfriar de nuevo rápidamente hasta 400°C manteniendo durante 200 s y finalmente enfriar hasta temperatura ambiente.

  d)
Tras la austenización, enfriar rápidamente hasta los 650°C, manteniendo 17 minutos, para enfriar de nuevo rápidamente hasta 400°C manteniendo 17 minutos más a esa temperatura enfriando finalmente hasta temperatura ambiente.

 
 
 

 Problema 7.15
El diagrama TTT, de un acero con un 0,37% de carbono, es el representado en la figura siguiente. Describir la microestructura final, indicando los constitu-yentes de la misma, tras ser sometido a los siguientes tratamientos térmicos:
 a)
Tras la austenización a 820°C, se enfría rápidamente en baño de sales a 650°C, manteniéndose a esa temperatura durante 100 segundos, enfriando de nuevo bruscamente hasta temperatura ambiente.
 b)
Después de la austenización, se enfría rápidamente en horno de sales hasta los 400°C, donde se mantiene durante 100 segundos, para enfriar posteriormente de forma brusca hasta temperatura ambiente.