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Ing.

Jaime González Vivas



La vida es un laberinto al cual entramos libres, caminamos por el y nos
ensuciamos, pero al atravesarlo depende de nosotros lo que sembramos y la
cosecha que recibimos .
1. ENSAYO DE JOMINY
Esquemáticamente el ensayo consiste en enfriar una
probeta normalizada (probeta de Jominy) en condiciones
standard (equipo de Jominy) y obtener finalmente una
curva de durezas que corresponde a las sucesivas
velocidades de enfriamiento logradas a lo largo de la
probeta (curva de Jominy). Analicemos los 3 aspectos
del ensayo.

1.1 Probeta de J ominy
La probeta es de forma cilíndrica con las dimensiones
que se indican en la Fig. 28. Presenta en un extremo
una pestaña que sirve para sujetarla cuando se la coloca
en el dispositivo de enfriamiento.


1.2 Equipo Jominy

Es en esencia un dispositivo de enfriamiento que
consta de un accesorio para sujetar la probeta y de
un chorro de agua con un caudal y temperaturas
constantes para un mismo ensayo y para todos los
ensayos. Como se observa en la Fig. 29, el chorro
de agua incide sobre la base de la probeta cilíndrica.

Dadas las condiciones standardizadas del
ensayo, siempre lograremos en esa base la
misma velocidad de enfriamiento cualquiera sea
el acero.

La Fig. 30 muestra el dispositivo en su conjunto



Previo a la colocación de la probeta se regula la
altura del chorro (Fig. 31). Siendo el diámetro
de salida (boquilla) constante y la altura
también constante, cuando se coloca la
probeta el caudal de enfriamiento será
constante.

Se extrae la probeta del horno; se coloca
rápidamente en el dispositivo en menos de 5
seg. Se deja enfriar con el chorro durante 10
minutos. Se saca del equipo y se enfría
completamente en agua
1.3 Curva de J ominy
Una vez enfriada la probeta se rectifican dos
generatrices opuestas (0,4 mm de profundidad),
refrigerando adecuadamente para evitar la trasformación
de la estructura.

Sobre esas superficies aplanadas se toman durezas
Rockwell "C" a intervalos iguales de distancia, a partir
del extremo enfriado. Si los resultados se expresan en
medidas inglesas el espaciado de las durezas es cada
1/16 de pulgada en un tramo de 2 pulgadas.

Si se expresan en el S.M.D., las dos primeras se toman
a 1,5 mm, las 6 siguientes a 2 mm y las restantes a 5
mm hasta cubrir aproximadamente 50 mm.

Si representamos ahora en un sistema de ejes las durezas (HR
J
)
obtenidas en función de su distancia al extremo de la probeta (dj)
obtendremos una curva que llamamos "curva de Jominy"

HR
JI
= f
2
(d
JI ,
A
C
) (25)

donde:

HR
ji
= dureza Rockwell "C" en el punto i de la probeta de Jominy.

d
ji
= distancia del punto i al extremo en la probeta de Jominy.

La curva será distinta para cada acero (Ac), Figs. 32a y b.

La curva de Jominy nos muestra cómo cae la dureza de temple a
medida que nos alejamos del extremo de la probeta. Es decir que
de acuerdo con la definición de templabilidad, representa una
forma de medirla (J).

Un acero tendrá tanto más templabilidad cuanto menor sea su caída de
dureza en la curva de Jominy.

La Fig. 32b nos muestra las curvas de Jominy de 3 aceros; de su
simple observación deducimos que: Jc >Ja >JB, donde J es la
templabilidad Jominy.
Teniendo en cuenta todas las consideraciones anteriores
concluimos que:

La curva de Jominy es una propiedad del acero, es decir
que depende de su composición química y del tamaño de
grano.

Templabilidad Jominy (J) = curva de distribución de
durezas (HR
J
) en la probeta de Jominy.

HR
JI
= f
1
(v
e JI
, v
c
) (26)
V
eJI
. = f
1
(H, Ø
J,
d
fi
) (27)

donde:
H = severidad de temple;
Ø
J
= forma de la probeta
dji = distancia del punto i al extremo de la probeta;
v
c
= f (C
q
, g) = f (Ac)

Como en el ensayo de Jominy

H = cte., pues siempre enfriamos con igual caudal de agua a igual temperatura.
Ø
J
= cte., pues la forma de la probeta está normalizada, resulta

Ve
JI
= f (d
JI
) (28)

o sea que en la probeta de Jominy la velocidad de enfriamiento en un punto
depende exclusivamente de su distancia al extremo.

Reemplazando (28) y (13) en (26) nos queda

HR
JI
= f (d
JI,
Ac) (29)

y como las dj¡ son constantes para cualquier acero pues están normalizadas
concluimos que:

(HR
J
)
dj
= f (Ac) (30)

Esto nos dice que la dureza en un punto dj¡ de la probeta de Jominy
depende exclusivamente del acero de que está hecha la probeta: la curva de
Jominy será en consecuencia función exclusiva del acero para las
condiciones del ensayo.

3.- BANDAS DE TEMPLABILIDAD

La composición química de todos los aceros normalizados en
cualquier país están acotadas dentro de valores máximos y
mínimos de sus elementos componentes. Eso hace que para un
mismo tipo de acero tengamos un número enorme de curvas de
Jominy según todas las posibles combinaciones que resultan de
los valores que pueden tomar dichos elementos dentro del
ámbito de composición. No obstante, todas esas curvas estarán
comprendidas entre una de templabilidad máxima y otra de
mínima. Ambas determinan una banda dentro de la cual se
hallarán las curvas que podamos obtener con todas las
composiciones posibles de ese tipo de acero.

Debemos hacer notar que los límites de la banda no
corresponden a las curvas Jominy de los límites de composición
química del acero. En la Fig. 33a se puede ver la diferencia.



Debido al desarrollo y utilidad del ensayo de Jominy en la selección de los
aceros para construcciones mecánicas, el American Iron and Steel
Institute (AISI) y la Society of Automotive Engineers (SAE), basándose en
datos recogidos de varios cientos de coladas de todos los tipos de aceros
han determinado las bandas de templabilidad de los aceros tipificados en
sus normas.

Las bandas se utilizan pues como especificaciones de recepción
sustituyendo las especificaciones de composición química, insuficientes
por sí solas en los problemas de aplicación práctica. En estos casos a la
codificación del acero se le agrega la letra H. P ej.: SAE 4140 H.

En la Fig. 33 b consignamos la forma en que esas bandas aparecen en el
manual SAE pues ellas proporcionan una información importante en las
aplicaciones que son de nuestro interés.

A la izquierda de la banda se incluye una tabla donde figuran las durezas
máxima y mínima correspondiente a las distintas distancias al extremo de
las probetas.


La Fig. 33c muestra la curva de un acero de composición definida (SAE
4140 H).
EQUIVALENCIAS ENTRE REDONDOS Y PROBETA JOMINY

De las consideraciones anteriores surge una relación muy
importante.
Veamos. Si tenemos un redondo de diámetro D y una probeta de
Jominy construidos ambos con el mismo acero, tenemos que la
dureza es un punto r¡ del redondo es según vimos:

HR
I
= f (v
e¡
, v
c
) (18)

y en un punto dj de la probeta Jominy

HR
ji
= f
1
(V
e¡i
, v
c
) (26)

En los casos en que sea HR
I
= H
Rji
en virtud de que v
c
es la
misma pues es el mismo acero, resulta:

f (V
ei
) = f1 (V
eji
) (30)

Si es posible definir la velocidad de enfriamiento de manera
que f = f1 resultará:

V
ei
= V
eji
(32)
Luego:

Los puntos de un redondo enfriado en un medio H y los
puntos de la probeta Jominy de un mismo acero que tienen
la misma dureza se enfrían con la misma velocidad y
viceversa.

Esta conclusión es sumamente importante para todo el
desarrollo posterior. No obstante no es rigurosamente
exacta pues depende de cómo se define la velocidad de
enfriamiento el lograr leyes de equivalencia aceptables.

Teóricamente se ha logrado establecer una equivalencia entre f y f
1

que permite considerar que la relación (v
ei
= v
eji
), se cumple en la
práctica con suficiente aproximación como para poder solucionar los
problemas planteados (trabajos de T. F. Russell;y de M. Asimow, W. F.
Craig y M. A. Grossmann). Por otra parte tenemos para un mismo acero
que:
v
ei
= f (H, D, r¡) (16)
y
v
eji
= (d
ji
) (28)
luego

(H, D, r¡) = (d
ji
) (33)

d
ji
= (H, D, r
i
)

(34)

Esta conclusión nos dice que se puede establecer una equivalencia
entre las distancias al extremo de una probeta Jominy y los puntos
interiores de un redondo de acero que se enfría con igual velocidad en
distintas severidades de temple.

Esta equivalencia fue calculada por J. L. Lamont en una serie de gráficos.
Cada uno de los gráficos corresponde a una determinada
posición del punto del redondo expresada por la relación r/R
donde r es la distancia del punto al centro del redondo (r¡) y
R es el radio del redondo (D/2). En cada gráfico se dan las
distintas curvas de equivalencia entre los diámetros de las
barras y los puntos de la probeta Jominy, correspondiendo
cada curva a una severidad de temple determinada.

Las Figs. 34 al 44 muestran las curvas de Lamont para los
valores de r/R: 0,0; 0,1; 0,2. . . 0,9; 1,0.

Estas curvas son de gran aplicación en los estudios de
selección de aceros. Veamos para su mejor comprensión
un ejemplo de aplicación directa de las mismas.