18 Preguntas de Práctica de Materiales y tratamiento térmico con Respuestas

1. 1. Una pieza se templa hasta su dureza máxima y se pone en servicio sin revenirla. ¿Qué ha costado esa ganancia de dureza?

   • A.La tenacidad: la pieza queda frágil y puede astillarse o agrietarse ante un impacto.✓ Respuesta
   • B.La densidad: la pieza pesa de forma medible menos que antes del temple.
   • C.El módulo de elasticidad, que cae bruscamente en cuanto el acero se endurece.
   • D.No cuesta nada; una pieza más dura es más resistente y más tenaz que una blanda en todos los aspectos.

   La dureza es la resistencia a la penetración y a la abrasión, mientras que la tenacidad es la capacidad de absorber impactos sin romperse, y ambas se mueven en sentidos opuestos. El temple forma martensita, dura pero frágil, por eso toda pieza templada se reviene después para recuperar tenacidad a costa de algo de dureza.

   Ref. QB-EA3ZVTFuente: NIMS/ANSI 101-2001 Machining Level I, KSAO 7.3 'Material Properties' (Standards, p.90); ASM heat-treating fundamentals — as-quenched martensite must be temperedReportar un problema con esta pregunta

2. 2. Hay que rectificar una placa de aluminio 6061 en la rectificadora plana. ¿Por qué no se sujeta sobre la mesa magnética y qué debe hacer el operario?

   • A.Nada lo impide; cualquier metal se sujeta en una mesa magnética siempre que la cara de apoyo esté limpia y plana.
   • B.El aluminio es no ferroso y no magnético, así que no ofrece camino al flujo y no genera fuerza de sujeción; la placa debe sujetarse mecánicamente con prensa de precisión, bridas o un utillaje.✓ Respuesta
   • C.El aluminio es demasiado blando para que el imán lo agarre, así que hay que desmagnetizar la mesa y volver a energizarla a plena potencia para generar fuerza de sujeción suficiente.
   • D.El campo magnético endurecería superficialmente el aluminio, por lo que la placa debe recocerse antes y apoyarse sobre paralelas magnéticas.

   La mesa magnética sujeta la pieza únicamente haciendo pasar flujo magnético a través de un material ferroso; un metal no ferroso y no magnético como el aluminio no ofrece camino al flujo y no genera fuerza de sujeción. La pieza no ferrosa debe fijarse con prensa de precisión, bridas, un utillaje o cinta de doble cara.

   Ref. QB-XS86GUFuente: NIMS Grinding Level I task list — workholding: magnetic chuck versus non-ferrous work; KSAO 7.3 ferrous/non-ferrous recognitionReportar un problema con esta pregunta

3. 3. Un operario acerca un imán a una barra de acero inoxidable 304 y el imán no se adhiere. ¿Cuál es la conclusión correcta?

   • A.La barra está recocida; el 304 vuelve a ser magnético solo después de templarlo y revenirlo hasta su dureza máxima.
   • B.El imán es demasiado débil: todos los inoxidables, incluida la serie 400, son fuertemente magnéticos con la superficie limpia.
   • C.El 304 sigue siendo una aleación ferrosa, con base de hierro; simplemente su estructura austenítica no es magnética.✓ Respuesta
   • D.La barra es no ferrosa, porque toda aleación que contenga hierro es atraída por un imán sin excepción.

   Ferroso significa simplemente que la base es hierro. Los inoxidables de la serie 300 son ferrosos pero austeníticos, y la austenita es prácticamente no magnética, de modo que el imán por sí solo no distingue ferroso de no ferroso. En cambio, los inoxidables martensíticos y ferríticos de la serie 400 sí son magnéticos.

   Ref. QB-FAEB3VFuente: NIMS/ANSI 101-2001 Machining Level I, KSAO 7.3 — recognizes differences between ferrous, non-ferrous and magnetic materials; AISI austenitic (300-series) stainless classificationReportar un problema con esta pregunta

4. 4. En un plano el material se indica como SAE 1070. ¿Qué informan al operario los dos últimos dígitos?

   • A.La resistencia mínima a la tracción de la barra en miles de psi, es decir, unos 70,000 psi.
   • B.El porcentaje del principal elemento de aleación distinto del carbono.
   • C.La dureza Rockwell C que alcanzará el material una vez templado y revenido.
   • D.El contenido de carbono en centésimas de por ciento: alrededor de 0.70 % de carbono.✓ Respuesta

   En el sistema SAE/AISI de cuatro dígitos, los dos últimos indican el carbono en puntos, es decir, centésimas de por ciento, así que 1070 tiene alrededor de 0.70 % de carbono. El nivel de carbono es lo que le dice al operario si el acero puede templarse en toda su sección y cuán difícil será de mecanizar.

   Ref. QB-YSKGNVFuente: SAE/AISI steel numbering system (Machinery's Handbook); NIMS Job Planning, Benchwork & Layout Level I — 'Materials' task: SAE steel identification systemReportar un problema con esta pregunta

5. 5. Un plano especifica acero 4140 para un eje. ¿Qué indican al operario los dígitos '41'?

   • A.Identifican la familia de aleación: un acero aleado al cromo-molibdeno.✓ Respuesta
   • B.Expresan la dureza Rockwell C que el proveedor garantiza en el momento de la entrega.
   • C.Indican el contenido de carbono, de modo que el acero tiene un 4.1 % de carbono.
   • D.Son un número de colada de la acería y no dicen nada sobre composición ni maquinabilidad.

   En el sistema SAE/AISI el primer dígito nombra la clase principal de aleación y el segundo la cantidad aproximada de ese elemento, de modo que la serie 41xx es acero aleado al cromo-molibdeno; solo los dos últimos dígitos indican carbono. El operario busca el número en el Machinery's Handbook para obtener la composición y la velocidad de corte recomendada.

   Ref. QB-GASN8WFuente: SAE/AISI steel numbering system (Machinery's Handbook); NIMS Job Planning, Benchwork & Layout Level I — 'Materials' task: SAE steel identification systemReportar un problema con esta pregunta

6. 6. Una barra viene marcada 6061-T6. ¿Qué le informa esa designación al operario?

   • A.Es un acero con 0.61 % de carbono, endurecido en toda su sección mediante temple en aceite y revenido posterior.
   • B.Es una aleación de aluminio cuyos elementos principales de aleación son magnesio y silicio, endurecida por solución y envejecimiento.✓ Respuesta
   • C.Es una aleación de aluminio que adquiere su resistencia igual que el acero al carbono, calentándola por encima de la temperatura crítica y templándola, y puede volver a endurecerse después del mecanizado.
   • D.Es una aleación de cobre cuyo sufijo indica la dureza Brinell medida tras la última pasada de estirado en frío.

   El aluminio tiene su propio sistema de cuatro dígitos en el que el primer dígito nombra el elemento principal de aleación —la serie 6xxx es magnesio y silicio— y el sufijo indica el temple: -O recocido, -H acritud en frío, -T solubilizado y envejecido. El aluminio se endurece por precipitación (envejecimiento), no por el ciclo de temple y revenido del acero, y en la máquina se trabaja con las velocidades de corte más altas, con filos afilados y pulidos de gran ángulo de desprendimiento y abundante refrigerante para evitar el filo recrecido.

   Ref. QB-ZSXTTWFuente: Aluminum Association alloy and temper designation system (Machinery's Handbook); NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 material recognitionReportar un problema con esta pregunta

7. 7. Un plano pide un eje de acero con 0.18 % de carbono que tenga una superficie dura y resistente al desgaste sobre un núcleo tenaz. ¿Qué proceso cumple ese requisito?

   • A.Temple pasante calentando por encima de la temperatura crítica y enfriando en salmuera, que es todo lo que el acero de bajo carbono necesita para alcanzar la dureza máxima.
   • B.Recocido seguido de un enfriamiento lento en el horno, que eleva la dureza superficial dejando blando el núcleo.
   • C.Cementación (carburizado): se difunde carbono en la superficie a alta temperatura y después se templa, endureciendo la capa rica en carbono mientras el núcleo de bajo carbono sigue tenaz.✓ Respuesta
   • D.Alivio de tensiones por debajo de la temperatura crítica, que endurece la piel exterior sin modificar el núcleo.

   El acero necesita aproximadamente 0.30 % de carbono o más para endurecer por temple, así que un acero con 0.18 % no puede templarse en toda su sección y hay que endurecerlo superficialmente. La cementación difunde carbono en la superficie a alta temperatura; el temple posterior endurece esa capa rica en carbono mientras el núcleo de bajo carbono permanece tenaz y capaz de absorber impactos.

   Ref. QB-HA5ZDXFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 — 'Understands the changes which heat-treat impart to materials'; case hardening (carburizing) of low-carbon steelReportar un problema con esta pregunta

8. 8. Una preforma forjada de acero aleado está demasiado dura para desbastarla con eficacia. ¿Qué tratamiento térmico la deja en la condición más blanda y maquinable?

   • A.Revenido: recalentar la preforma por debajo de la temperatura crítica inferior y mantenerla allí antes de enfriar al aire.
   • B.Temple: calentar por encima de la crítica y enfriar bruscamente, y mecanizar la preforma sin revenir.
   • C.Normalizado: calentar por encima de la crítica, mantener y enfriar al aire quieto fuera del horno, lo que la deja algo más dura.
   • D.Recocido: calentar por encima de la temperatura crítica, mantener y enfriar muy lentamente dentro del horno cerrado.✓ Respuesta

   El recocido calienta la pieza por encima de la temperatura crítica y luego la enfría lo más lentamente posible, normalmente dentro del horno cerrado. Ese enfriamiento lento produce la estructura más blanda, más dúctil y con menos tensiones, y por tanto la mejor maquinabilidad, razón por la cual se recuece antes de un desbaste fuerte o de volver a templar.

   Ref. QB-SSFGMNFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 heat-treat effects; ASM heat treating — full annealing (furnace cool)Reportar un problema con esta pregunta

9. 9. Una pieza soldada quedó con grano grueso y desigual y con tensiones internas. El taller quiere un grano fino y uniforme antes de mecanizar, con algo más de resistencia que en estado totalmente recocido. ¿Qué proceso corresponde?

   • A.Normalizado: calentar por encima de la temperatura crítica, mantener y enfriar al aire quieto, lo que afina el grano y alivia las tensiones de soldadura.✓ Respuesta
   • B.Recocido, enfriando la pieza lentamente dentro del horno cerrado, lo que da la estructura más blanda y de grano más grueso de las cuatro.
   • C.Revenido por debajo de la temperatura crítica inferior, que afina el grano sin superar nunca la crítica.
   • D.Temple en salmuera directamente desde el calor de soldadura, que afina el grano por transformación rápida.

   El normalizado calienta por encima de la temperatura crítica y luego enfría al aire quieto. Un enfriamiento más rápido que el de horno pero mucho más lento que un temple afina y homogeneiza el grano y alivia las tensiones dejadas por soldadura, forja o fundición, dejando la pieza algo más dura y resistente que recocida pero todavía fácil de mecanizar.

   Ref. QB-AANN7PFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 heat-treat effects; ASM heat treating — normalizing (still-air cool)Reportar un problema con esta pregunta

10. 10. Una barra larga de acero estirado en frío se comba en cuanto se desbasta un solo lado. ¿Cuál es la secuencia correcta de mecanizado?

    • A.Acabar toda la pieza en una sola sujeción y luego templarla y revenirla para volver a enderezarla.
    • B.Desbastar, aliviar tensiones por debajo de la temperatura crítica y enfriar lentamente para liberar la tensión del estirado en frío, y después acabar a medida.✓ Respuesta
    • C.Recocer la barra por encima de la temperatura crítica antes de desbastar, ya que es la única forma de eliminar la tensión residual del estirado en frío.
    • D.Aumentar la profundidad de corte para desbastar y acabar la barra en una sola pasada pesada antes de que la tensión pueda liberarse.

    El estirado en frío deja tensiones residuales atrapadas en la barra, y al quitar material de un solo lado se desequilibran y la barra se mueve. El alivio de tensiones calienta por debajo de la temperatura crítica y enfría lentamente, liberando esa tensión sin alterar la dureza ni la estructura del grano, de modo que la pieza se mantiene estable mientras se acaba.

    Ref. QB-XCEP4GFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 heat-treat effects; ASM heat treating — stress relieving below the lower critical temperatureReportar un problema con esta pregunta

11. 11. ¿Por qué se recalienta una pieza de acero templado por debajo de la temperatura crítica inferior antes de ponerla en servicio?

    • A.Para volver a disolver el carbono y poder mecanizar la pieza con herramienta de acero rápido común.
    • B.Para añadir carbono a la superficie, ya que el recalentamiento al aire permite que el carbono difunda hacia la piel exterior.
    • C.Para reducir la fragilidad y devolver tenacidad, cediendo algo de dureza a cambio.✓ Respuesta
    • D.Para elevar aún más la dureza, porque el segundo calentamiento completa la transformación a martensita.

    El revenido recalienta la pieza templada por debajo de la temperatura crítica inferior para que parte de la martensita frágil recién templada se descomponga. La dureza baja ligeramente mientras la tenacidad y la ductilidad regresan, y cuanto más alta sea la temperatura de revenido, más blanda y más tenaz queda la pieza.

    Ref. QB-EV8HHFFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 heat-treat effects; ASM heat treating — tempering below the lower critical temperatureReportar un problema con esta pregunta

12. 12. Una pieza de acero aleado ya está rectificada a medida y ahora necesita una superficie muy dura, delgada y resistente al desgaste, con la menor distorsión posible. ¿Qué tratamiento superficial corresponde?

    • A.Temple pasante en horno por encima de la crítica, seguido de enfriamiento en aceite y un ciclo completo de revenido.
    • B.Cementación, que eleva el carbono superficial a alta temperatura y exige después un temple para endurecer la capa.
    • C.Temple por llama, que calienta la superficie por encima de la crítica con soplete y la enfría de inmediato con un chorro de agua.
    • D.Nitruración: el nitrógeno difunde a temperatura relativamente baja y no hace falta ningún temple.✓ Respuesta

    La nitruración difunde nitrógeno en el acero aleado a temperatura relativamente baja y no requiere temple, por lo que no hay transformación brusca y prácticamente no hay distorsión ni cascarilla. Por eso es el tratamiento superficial elegido para piezas ya mecanizadas y rectificadas a su medida final.

    Ref. QB-WC3CXEFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 heat-treat effects; ASM heat treating — nitriding (no quench, minimum distortion)Reportar un problema con esta pregunta

13. 13. Hay que comprobar la dureza de un bloque de acero de herramienta templado. ¿Qué escala Rockwell e indentador son los correctos?

    • A.La escala C: penetrador cónico de diamante (brale) con carga mayor de 150 kgf, prevista para acero templado y de herramienta, donde una bola se aplastaría.✓ Respuesta
    • B.La escala A: brale con carga mayor de 60 kgf, pensada sobre todo para metal duro y material muy delgado.
    • C.Cualquier escala sirve, porque todas las escalas Rockwell dan el mismo número sobre un mismo material.
    • D.La escala B: bola de acero de 1/16 pulg con carga mayor de 100 kgf, la escala propia del acero blando o recocido y del latón.

    La escala Rockwell C combina un penetrador cónico de diamante con la carga mayor de 150 kgf, la combinación prevista para acero templado y acero de herramienta. Una bola de acero se aplastaría contra una superficie endurecida y no daría lectura útil, por eso las escalas de bola se reservan para materiales más blandos como el acero recocido, el latón y el aluminio.

    Ref. QB-DVV6CEFuente: ASTM E18 Rockwell hardness testing — scale and indenter selection; NIMS Measurement, Materials & Safety Level IReportar un problema con esta pregunta

14. 14. Una pieza cementada tiene una capa endurecida de solo unas milésimas de pulgada. ¿Por qué debe usarse una escala Rockwell superficial como 15N o 30N en lugar de la escala C normal?

    • A.Las escalas superficiales usan un penetrador de bola, que no puede dañar una superficie endurecida como sí lo hace el diamante.
    • B.Las cargas más ligeras mantienen el penetrador dentro de la capa fina en vez de atravesarla hasta el núcleo blando.✓ Respuesta
    • C.La escala C normal no puede usarse jamás sobre un material ferroso que haya recibido cualquier clase de tratamiento de endurecimiento superficial.
    • D.Las escalas superficiales miden con microscopio el diámetro de la huella, lo que resulta más exacto en piezas delgadas.

    Las escalas Rockwell superficiales emplean una carga menor de 3 kgf y cargas mayores ligeras, de modo que el penetrador permanece dentro de una capa poco profunda y refleja la dureza real de la superficie. Un ensayo con la escala C normal atraviesa la capa fina y la lectura mezcla capa y núcleo blando, subestimando la dureza realmente conseguida.

    Ref. QB-ZC5CFJFuente: ASTM E18 — superficial Rockwell scales (15N/30N/45N) for thin material and case-hardened surfaces; NIMS Measurement, Materials & Safety Level IReportar un problema con esta pregunta

15. 15. ¿En qué se diferencia el procedimiento de un ensayo Brinell del de uno Rockwell, y dónde resulta más útil el número Brinell en el taller?

    • A.El Brinell es un ensayo de rebote en el que se deja caer un martillo sobre la pieza y se lee en una escala la altura del rebote.
    • B.El Brinell lee la profundidad de penetración directamente en el reloj en el instante en que se retira la carga, lo que lo convierte en la comprobación más rápida y cómoda para piezas de precisión acabadas.
    • C.El Brinell presiona una bola y se mide y convierte el diámetro de la huella; el número conviene a piezas fundidas en bruto e indexa las tablas de velocidades y avances.✓ Respuesta
    • D.El Brinell usa un penetrador de diamante con carga de 150 kgf y se lee directamente, por lo que solo se emplea en acero de herramienta totalmente templado y en metal duro.

    El Rockwell lee la profundidad de penetración directamente en la máquina, mientras que el Brinell presiona una bola con una carga elevada y el operario debe medir con microscopio el diámetro de la huella y convertirlo en un número. La huella grande promedia una estructura basta, lo que conviene a fundiciones y forjas, y las tablas de velocidad de corte del Machinery's Handbook están indexadas por dureza Brinell.

    Ref. QB-GVX6VHFuente: ASTM E10 Brinell hardness test; Machinery's Handbook cutting-speed tables indexed by Brinell hardnessReportar un problema con esta pregunta

16. 16. Se tornean dos piezas idénticas con la misma herramienta de acero rápido: una tiene 150 BHN y la otra 300 BHN. ¿Cómo debe tratarse la velocidad de corte en la más dura?

    • A.Subir la velocidad de corte, porque el material más duro resiste mejor la deflexión y admite más velocidad superficial.
    • B.Mantener el mismo sfm y duplicar el avance, ya que en material duro solo el avance influye en el desgaste.
    • C.La velocidad de corte depende únicamente del diámetro de la pieza, así que la dureza no influye en las rpm.
    • D.Bajar la velocidad de corte en sfm, lo que baja las rpm para el mismo diámetro.✓ Respuesta

    Cuanto más duro es el material, más calor y presión soporta el filo, de modo que la velocidad superficial recomendada baja al subir la dureza. Como rpm = (VC x 4) / D, un sfm menor da automáticamente menos rpm para el mismo diámetro; tornear la pieza dura a la velocidad de la blanda simplemente quema la herramienta.

    Ref. QB-YCSZ9HFuente: NIMS Job Planning, Benchwork & Layout Level I — 'Materials and cutting speeds (relating to sfm and rpm)': harder materials require lower cutting speeds and lower rpmReportar un problema con esta pregunta

17. 17. ¿Qué abrasivo es la elección correcta para rectificar aluminio y otros metales no ferrosos?

    • A.Carburo de silicio, el abrasivo adecuado para los metales no ferrosos, con el que la muela sigue cortando en lugar de embotarse y frotar.✓ Respuesta
    • B.Nitruro de boro cúbico, el abrasivo reservado para aleaciones ferrosas endurecidas y superaleaciones de base níquel.
    • C.Diamante, que se emplea sobre metal duro, cerámicas y vidrio, no sobre metales blandos.
    • D.Óxido de aluminio, el abrasivo de uso general que se elige normalmente para el acero y otros metales ferrosos.

    El carburo de silicio es el abrasivo adecuado para metales no ferrosos como el aluminio, el latón y el cobre, y también para la fundición gris y el metal duro, mientras que el óxido de aluminio es el abrasivo de uso general para el acero y demás metales ferrosos. Emparejar el abrasivo con la pieza evita que la muela se embote y la mantiene cortando en lugar de frotar.

    Ref. QB-FVKUPGFuente: NIMS Grinding Level I preparation guide — 'Types of Abrasives': silicon carbide for non-ferrous metals, cast iron and carbide; aluminum oxide for ferrous metalsReportar un problema con esta pregunta

18. 18. Torneando acero inoxidable 304, el operario da una pasada ligera de acabado, la herramienta roza en vez de cortar y la pasada siguiente ya no corta. ¿Qué ocurrió y cuál es la solución?

    • A.La plaquita de metal duro perdió su recubrimiento; basta con bajar la velocidad manteniendo el mismo filo desgastado para recuperar el corte.
    • B.La superficie se endureció por deformación bajo la herramienta que rozaba; use un filo afilado y un avance firme e ininterrumpido.✓ Respuesta
    • C.El 304 es magnético y se ve atraído hacia la herramienta; desmagnetizando la barra en el plato, la herramienta vuelve a morder.
    • D.El acero se templó al aire por el calor de corte, igual que un acero de herramienta, así que hay que recocer la barra en un horno y volver a mecanizarla desde el principio.

    Los inoxidables austeníticos como el 304 se endurecen por deformación muy deprisa: la deformación plástica en frío que provoca una herramienta que roza o se detiene eleva la dureza superficial por encima de lo que el filo puede cortar. La solución es un filo bien afilado y un avance positivo y continuo, suficiente para trabajar por debajo de la piel endurecida; la herramienta nunca debe detenerse ni rozar.

    Ref. QB-TCZBEBFuente: NIMS/ANSI 101-2001 KSAO 7.3 applied in Job Execution — respond to cutting conditions imposed by material properties; work hardening of austenitic stainless steelReportar un problema con esta pregunta

Preguntas de práctica basadas en NIMS/ANSI 101-2001, Duties and Standards for Machining Skills Level I, y en el contenido publicado de los exámenes teóricos de NIMS Machining Nivel I, junto con la práctica habitual del mecanizado de precisión. NIMS es una marca del National Institute for Metalworking Skills; este sitio no está afiliado ni respaldado por NIMS. Machining Nivel I es un conjunto de credenciales independientes y la mayoría exige además una prueba práctica que este banco no cubre. Los exámenes teóricos de NIMS son de referencia abierta, pero ninguna respuesta aquí depende de recordar el valor de una tabla del manual, un número de artículo ni la capacidad nominal de una máquina: trabaja siempre con el plano que tengas delante, los procedimientos escritos de tu empresa y la documentación de la propia máquina, y confirma los requisitos vigentes antes de examinarte. Sobre las credenciales de mecanizado de NIMS →