acero 4140 expo final
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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE FISICO-MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICALABORATORIO DE MATERIALES GRUPO H2
Presentado a:MIGUEL ANTONIO AGUDELO
Ing. MECÁNICO
Presentado por:EMERSON A ROJAS RUIZ
JUAN CARLOS ANTOLINEZ
“ACERO 4140”BUCARAMANGA
2014-1
Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto y con buenas características de estabilidad en caliente hasta 400°C. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico.
ACERO 4140
COMPOSICIÓN QUÍMICA
Según la norma ASTM A29 este es el contenido de sustancias químicas para el Acero 4140, en porcentaje del peso
[0.38 - 0.43% ] Carbono [0.75 – 1.00 %] Manganeso [0.80 – 1.10 % ]Cromo Incrementa la resistencia y tenacidad de la ferrita [0.15 – 0.25 % ]Molibdeno Incrementa la templabilidad [0.15 – 0.35 % ]Silicio [0.04 % ] Fosforo máx. [0.05 % ] Azufre máx.
PROPIEDADES MECÁNICAS
Dureza 275 - 320 HB (29 – 34 HRc) Esfuerzo a la fluencia 690 MPa (100 KSI) Esfuerzo máximo 900 - 1050 MPa (130 - 152 KSI) Elongación mínima 12% Reducción de área mínima 50%
Los aceros con molibdeno son menos susceptibles al fragilizado debido al revenido, que los demás aceros aleados. Los aceros al Cromo-Molibdeno (serie 41xx) son relativamente baratos y poseen buenas características de endurecido profundo, de ductilidad y de capacidad para soldarse.
Aplicaciones Se utiliza generalmente en estado bonificado a una resistencia a la tracción entre 900 y 100 N/mm^2 en los siguientes campos:
Industria automotriz
Partes para maquinas
Piezas forjadas
Industria petrolera
ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción' o ensayo a la tensión de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta.
ENSAYO DE TRACCIÓN
SIN TRATAMIENTO TÉRMICO
ANALISIS DE DATOS PRUEVA DE TRACCION ACERO INGENIERIL SAE 4140 SIN
TRATAMIENTO TERMICO
Datos iniciales:
Datos de la curva
2
2
0604,1
5,107
62,11
0106,2
6,99
16
cmA
mml
mm
cmA
mml
mm
f
f
f
i
i
i
mm
mm
cm
kg
mm
mm
cm
kg
mm
mm
cm
kg
rotRot
uU
lpLP
1038,05552,14423
0699,0739,17407
0387,002795,14523
2
2
2
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
ESFUERZO VS DEFORMACION
DEFORMACION (Ԑ1) (mm/mm)
ES
FU
ER
ZO
(K
gf/
cm^
2)
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.0450
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
f(x) = 399653.998622178 x − 919.168649676832
Modulo de resiliencia
DEFORMACION (mm/mm)
ES
FU
ER
ZO
(KG
/CM
^2)
3
00
)(
7,263
919,17) -399654x (
cm
kgcmU
ddU
r
r
lplp
0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06 0.065 0.07 0.07513000
13500
14000
14500
15000
15500
16000
16500
17000
17500
18000f(x) = 101079.452012325 x + 11092.5132061134
Modulo de Endurecimiento
DEFORMACION (mm/mm)
ES
FU
ER
ZO
(KG
/CM
^2)
3
)(
4451,516
11093) 101079x (
cm
kgcmU
ddU
e
e
u
lp
u
lp
0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.110
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
f(x) = − 1896361.53088425 x² + 241335.284400032 x + 9631.27208610756
Modulo de Fragilidad
DEFORMACION (mm/mm)
ES
FU
ER
ZO
(KG
/CM
^2)
3
26)(
1400,519
9631,3) 241335X X2x10- (
cm
kgcmU
ddU
f
f
rot
u
rot
u
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.120
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
Modulo de Tenacidad
DEFORMACION (Ԑ1) (mm/mm)
ES
FU
ER
ZO
(K
gf/
cm^
2)
3
0
)(
2851,1299cm
kgcmU
UUUdU
t
fert
rot
Porcentaje de reducción de área:
2595,47.%
100*0106,2
0604.10106,2100*.%
AR
A
AAAR
f
fi
Elongación:
877,7%
100*65,99
5,10765,99100*%
El
L
LLEl
f
fi
Falla de la probeta al final del ensayo
TRATAMIENTO TÉRMICO APLICADO
Tiempo [Min]
Temperatura [°C]
0 0
20 850
30 850
45 00 20 30 45
0100200300400500600700800900
0
850 850
0
Temple
Tiempo [min]
Tem
pera
tura
[°C
]
TEMPLE
REVENIDO
Tiempo [Min]
Temperatura [°C]
0 0
20 500
70 500
120 00 20 70 120
0
100
200
300
400
500
600
Revenido
Tiempo [Min]
Tem
pera
tura
[°
C]
ENSAYO DE TRACCIÓN
CON TRATAMIENTO TÉRMICO
ANALISIS DE DATOS PRUEBA DE TRACCION ACERO INGENIERIL SAE 4140 CON TRATAMIENTO
TERMICO
Datos iniciales:
Datos de la curva
2
2
1366.1
03.116
03.12
0257,2
100
04.16
cmA
mml
mm
cmA
mml
mm
f
f
f
i
i
i
mm
mm
cm
kgf
mm
mm
cm
kgf
mm
mm
cm
kgf
rotRot
uU
lpLP
1676,078.15484
12065.045.8836
01828.073.6713
2
2
2
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.180
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Esfuerzo vs Deformacion
ε1 [mm/mm]
σ [
Kg
f/C
m²]
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
f(x) = 409441.210188333 x − 429.4887796808
Modulo de resiliencia
ε1 [mm/mm]
σ [
Kg
f/C
m²]
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.140
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
f(x) = − 264864.13749094 x² + 60832.3062078906 x + 5332.06451413266
Modulo de endurecimiento
ε1 [mm/mm]
σ [
Kg
f/C
m²]
0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.188600
8650
8700
8750
8800
8850
8900
f(x) = 46467.3385592754 x² − 16555.5621024312 x + 10179.416921272
Modulo de fragilidad
ε1 [mm/mm]
σ [
Kg
f/C
m²]
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.180
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Modulo de tenacidad
ε1 [mm/mm]
σ [
Kg
f/C
m²]
1296.42
Falla de la probeta al final del ensayo
Comparación Datos
Sin T T Con T T
2
2
2
5552,14423.
739,17407.
02795,14523..
cm
kgRotS
cm
kgUS
cm
kgPLS
2595,47.% AR
877,7% Elongacion
3
3
3
3
2851,1299
1400,519
4451,516
7,263
cm
kgcmU
cm
kgcmU
cm
kgcmU
cm
kgcmU
t
f
e
r
8910.43.% AR
815.13% Elongacion
3
3
3
3
1296.42
9409.411
865.823
6144.60
cm
kgcmU
cm
kgcmU
cm
kgcmU
cm
kgcmU
t
f
e
r
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