CUESTIONARIO DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS

1. ¿ Qué factores influyen en la templabilidad de los aceros?

La templabilidad de un acero es una propiedad que determina la profundidad y distribución de la dureza alcanzada al producirse un enfriamiento desde la zona austenitica. La templabilidad del hierro aumenta si se añaden aleantes , a mas carbono mas templabilidad , sin embargo también aumenta el volumen , con lo que el enfriamiento de la pieza no es homogéneo, y enfría antes en el exterior que en el núcleo , el cual no se podrá dilatar al enfriarse por la compresión ejercida por la pieza ya enfriada, creándose unas tensiones de compresión en el interior y de tracción en la superficie que pueden llegar a romperla, con lo que hay que bajar el contenido en carbono, pero a su vez la templabilidad baja, con lo que se crea una contradicción. Se considera que el temple de un acero es aceptable cuando la microestructura esta formada por lo menos con un 50% de martensita, pero para conseguir las mejores características mecánicas en el producto final el porcentaje de martensita debe de estar entre el 50 y el 90 %. La templabilidad es afectada por los siguientes factores:

El tamaño de grano de la austenita

Un grano muy fino tiene mucha área de borde de grano que facilita la nucleación de ferrita y perlita, disminuyendo la templabilidad del acero. Por otra parte, un grano grande de austenita no es deseable por que reduce la ductilidad final del acero y aumenta la tendencia al agrietamiento en el temple, así pues, no es buena práctica hacer crecer el grano de la austenita.

El aumento del contenido de carbono

Un incremento del contenido de C en un acero aumenta fuertemente su dureza y su templabilidad. Sin embargo, un alto % de C no siempre es deseable, por eso, una alternativa para aumentar la dureza de un acero de bajo C es añadir elementos de aleación.

Elementos de aleación

Ninguno de los factores anteriores se usa específicamente para aumentar la templabilidad, esto se logra principalmente mediante la adición de elementos de aleación al acero, exceptuando al Cobalto.

Existen muchos ensayos para determinar la templabilidad, pero el más utilizado es el ensayo Jominy, cuyos resultados se expresan como una curva de dureza frente a la distancia desde el extremo templado. Del estudio de estas curvas se puede observar que la máxima dureza que se consigue en el temple del acero es función del contenido en carbono, que la presencia de elementos de aleación en los aceros permite obtener durezas elevadas aun a bajas velocidades de enfriamiento, que pequeñas cantidades de elementos aleados convenientemente seleccionados, ejercen mas influencia en la templabilidad que un gran porcentaje de un solo elemento. La templabilidad se determina usualmente por dos métodos:

Método Grossmann o del Diámetro Crítico ideal

2. ¿Cómo influye el porcentaje de carbono en las temperaturas de inicio y fin de la transformación de la martensita, en el diagrama TTT?

El porcentaje de carbono en la martensita, influye en la variación

de las temperaturas de inicio y fin, ya que cuando el porcentaje

aumenta las temperaturas disminuyen. (Ver anexo 1)

3. ¿Cómo influyen los elementos de aleación en los

desplazamientos de las regiones de transformación de los aceros

en el diagrama TTT?

Estos elementos de aleación hacen que la temperatura del

diagrama de fases Fe-Fe3C aumente o disminuya.

Como por ejemplo: el manganeso y el níquel hacen que la

temperatura disminuya y actúan como elementos estabilizadores

de austenita que agrandan la región autentica del diagrama de

fase Fe-Fe3C.

(Ver anexo2)

4. ¿Cuál es la diferencia entre el diagrama TTT o diagrama de

transformación a temperatura constante y el diagrama de

transformación de enfriamiento continuo para los aceros?

En que el diagrama de enfriamiento continuo, las líneas de inicio y

final de la transformación están desplazadas a tiempo más

prolongado y a temperaturas un poco más bajas que en relación al

del diagrama isotérmico.

5. ¿Qué etapas se producen durante el revenido, qué estructura se

forma al realizar un revenido por encima de 400 ºC?

Se produce en tres etapas:

1.-Primera etapa.- Se realiza a bajas temperaturas, inferiores a

300° y en ella se precipita un carburo de hierro (epsilón) y el

contenido en carbono de la martensita baja a 0.25% y su red

tetragonal se transforma en red cúbica.

2.-Segunda etapa.- Sólo se presenta cuando aparece austerita

retenida en la microestructura del acero templado y en ésta

etapa la austerita retenida se transforma en bainita, que al ser

calentada en el revenido a altas temperaturas, sufre también una

precipitación de carburo de hierro con formación final de

cementita y de ferrita.

3.-Tercera etapa.- El carburo epsilón que apareció en la primera

etapa, se transforma en cementita y ferrita. En el revenido la

martensita que es en realidad hierro alfa sobresaturado con

carburo de hierro, sufre en el revenido un verdadero proceso de

precipitación.

Por encima de los 400 ºC aparece: cementita y ferrita (ver el

anexo 3)

6. Mostrar los diagramas TTT para un acero eutectoide, un acero

hipoeutectoide y un acero hipereutectoide, indicar cuales son las

diferencias más importantes entre ellas.(falta las diferencias)

Para un acero eutectoide Para un acero hipoeutectoide

Diagrama TTT para un acero hipereutectoide

10. Describir la transformación martensítica

La transformación martensítica no sólo ocurre en el acero, sino que otros sistemas de aleación se caracterizan por experimentar transformaciones sin difusión.

Ya que la transformación martensítica no implica difusión, ocurre casi instantáneamente; los granos martensíticos se nuclean y crecen a velocidad muy alta: A la velocidad del sonido dentro de la matriz austenítica. De este modo, a efectos prácticos, la velocidad de transformación de la austenita es independiente del tiempo.

La estructura de la martensita tiene la apariencia de láminas o de agujas(variantes). La fase blanca es austenita que no se transforma durante el temple rápido. La martensita también puede coexistir con otros constituyentes, como la perlita.

El enfriamiento rápido (o temple) del acero austenizado, hasta temperatura próxima a la ambiental, origina otro microconstituyente denominado martensita, que resulta como una estructura de no equilibrio de la transformación sin difusión de la austenita. Se puede considerar un producto de transformación competitivo con la perlita o la bainita. La transformación martensítica tiene lugar a velocidades de temple muy rápidas que dificultan la difusión del carbono. Si hubiera difusión se formarían las fases ferrita y cementita.

La transformación martensítica no es bien conocida. Sin embargo, gran número de átomos se mueven de modo cooperativo, lo que representa pequeños desplazamientos de un átomo respecto a sus vecinos. Esta transformación significa que la austenita CCC experimenta una transformación polimórfica a la martensita tetragonal centrada en el cuerpo (TCC). La celdilla unidad de esta estructura cristalina es un cubo, alargado en una de sus tres dimensiones, centrado en el cuerpo BCC; esta estructura es diferente de la ferrita CC. Todos los átomos de carbono permanecen como solutos intersticiales en la martensita y constituyen una disolución sólida sobresaturada capaz de transformarse rápidamente en otras estructuras si se calienta a

temperaturas que implican una apreciable velocidad de difusión. La mayoría de los aceros retienen la estructura martensítica casi indefinidamente a temperatura ambiente.

Con un tratamiento mecánico adecuado la estructura puede presentar una sola variante. Un caso particular son las aleaciones martensíticas ferromagnéticas, con interesantes propiedades al aplicarles un campo magnético

ANEXOS

Anexo 1

Anexo 2

Anexo 3