diseño y construcción de un horno para temple por baño de
TRANSCRIPT
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN HORNO PARA
TEMPLE POR BAÑO DE SALES
IVAN CAMARGO VILLEGASh
LUIS FERNANDO GOMEZ A.
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UniversiJud uur,orlto de 0ctidcnlr
Serc¡ón Bibtioteco
--y8t+74Ttr8r
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CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
Ca1i, Mayo de L.987
TI ^/L+1,Ób.
Attz&'*
nrsgño y coNSTRUccroN DE uN H0RN0 PARA TEMPLE
PoR slño o¡ sALES
IVAN CAMARGO VILLEGAS
LUIS FERNANDO GOMEZ A.
Trabajo de grado presentado
como requisiLo parcial Para
optar al título de Ingeniero
Mecánico.
Presidente: HECTOR SANCHES S.I .M.
CORPORAION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DIVISION DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
Ca1i, Mayo de L.987
Nota de Aceptación:
Aprobado por e1 Conite de Tra
bajo de Grado en cumplimientode los requisitos exigidospor 1a Corporación Universitaria Autónoma de 0ccidente Paraoptar a1 títu1o de IngenieroMecánico.
Presidente de1 Jurado
Jurad o
Cali, Mayo de 1.987
11*?
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
1 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO-CARBONO
1.1 INTRODUCCION
L.2 HIERRO PURO
1.3 ZONAS DEL DIAGRAMA HIERRO - CARBONO
2 CONSTINMNTES MICROSCOPICOS DE LOS ACEROS
2.I CONSTIflITENTES ESTABLES (ESTRUCTURAS DE EQUILIBRIO)
2.L.L FerriLa
2.I.2 Cementita
2.I.3 Perlita
2.2 CONSTITTIYENTES I'{ETAESTABLES (ESTRUCTURAS FUERA EQUILIBRr0)
2.2.I Austenita
2.2.2 Martensita
2.2.3 Bainita
2.2.4 Troostita
2.2.5 Sorbita
Pag.
1
7
19
19
19
20
20
2L
22
23
24
25
25
iii
INFTUENCIA DE LOS ELEMBNTOS DE ALEACION EN EL ACERO
3.1 MANGANESO
3.2 SILICIO
3.3 NTQIIEL
3.4 CROMO
3.5 MOLIBDENO
3.6 T'UNGSTENo (WoLFRAMTO)
3.7 VANADIO
3.8 COBALT.O
3.9 ALUMINIO
3.10 TITANIO
4. DTAGRAMAS TEMPERAruRA TIEMPO TRANSFORMACION
4.L TNTRODUCCION
4.2 CURVAS DE TRANSFORMACION ISOTERMICA
4.2.I Diagrama TTT de Aceros a1 Carbono Eutectoide
4.2.2 Diagranas TII de 1os Aceros Hipoeutectoides
4.2.3 Diagramas TTT de los Aceros HipereutecLoides
4.2.4 Diagramas TIT de los Aceros Aleados
4.3 DIAGRAMAS DE ENFRIAMIENTO MNTINUO
5 TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
5.1 GENEMLIDADES
5.2 NORMALIZADO
5.2.I Procedimiento
27
27
28
29
29
30
31
31
32
32
32
34
34
35
36
38
42
43
44
53
53
57
57
LV
5.2.L.I Calentaniento
5.2.L.2 Per¡nanencia
5.2.2 Aplicaciones
5.3 RECoCIDO
5.3.1 Recocido Subcritico o de eliminación de tensiones
5.3.1.1 Recocido de Ablandamiento
5.3.1.2 Recocido contra acritud o de recristalización
5.3.1.3 Recocido brillante
5.3.1.4 REcocido Globular
5.3.2 Recocido Intercrítico
5.3.2.L Recocido de austenización fncomleta
5.3.2.2 Recocido de Globulización Oscilante
5.3.3 Recocido de austenización completa
5,3.3.1 Recocido de homogenización o de regeneración
5.3.3.2 Recocido de alta temperaLura o de embastecLmientodel grano
5.4 TEMPLE
5.4,1 Tipos de temple
5.4.1.1 Temple ordinario o directo
5.4.I.2 Temple escalonado
5.4.1.3 Temple de baños calientes
5.4.2 Velocidad de calentamiento
5.4.3 Temperatura de austenización
5.4.4 Tiempo de sostenimiento
5.4.5 Modos de enfrlaniento
5.4.6 Influencia de1 tamaño y 1-a rnsa de las piezas
57
59
62
63
6s
68
69
70
7I
7l
72
73
74
75
76
78
80
80
81
82
B3
87
90
93
97
5.5 RBVENIDO
5.5.1 Etapas deL revenido
5.5.1.1 Segregación del Carbono
5.5.I.2 Prinera etapa - Precipitación del Carbono
5.5.1.3 Segunda etapa - Descomposición de 1a austenitaretenida
5.5.1.4 Tercera etapa - Formación de 1a cementita
5.5.1.5 Cuarta etapa - Endurecimient.o secundario
5.5.2 El revenido puede producir fragtl-idad
5.5.2.1 Fragilidad en el grano 250-40OaC (en azúl)
5.5.2.2 Fragilidad en el rango 400-5604C (fragilidad de
revenido)
5.5.3 El trataniento de revenido como proceso
5.5.3.1 Proceso de revenido
5.5.3.2 Calentamiento hasta la temperatura de revenido
5.5.3.3 Tiempo de permanencia
5.5.4 Doble revenido
6 PROBLEI',ÍAS M{ LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
6.1 INTRODUCCION
6.2 DEFECTOS EN LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
6.2.I Defectos del temple
6.2.1.1 Dureza insuficiente
6.2.T.2 Fragilidad excesiva
6.2.I,3 Deformaciones
6.2.L.4 Grietas y roturas
100
toz
103
105
105
LQ7
108
109
110
LTz
114
LL4
115
116
L20
r22
L22
L29
130
130
L3Z
133
134
vi
6.2.2 Defectos del recocido
6.3 BUEN DISENO
7 TRATAMIENTOS ISOTERMICOS
7.T INTRODUCCTON
7.2 VENTAJAS DE I,OS T.I. EN EL TEX'ÍPLE DE LOS ACEROS
7.2.L Ventajas Generales
7.2.2 Ventajas de tipo práctico y económico
7.2.3 Ventaias del enfriamiento en baños de sales
7.3 MARTEMPERING
7.3.1 Definición del- Proceso
7.3.2 Aplicaciones
7.3.3 Eficacia del temple
7.4 TMIPLE BAINITICO O AUSTEX"IPERING
7.4.1 Definición de1 proceso
7.4.2 Aplicaciones
7.5 RECOCIDO ISOTERMICO
7.5.1 Definición del proceso
7.5.2 Aplicaciones
7.6 OTROS TRATAMIENTOS ISOTERMICOS
7.6.L Marquenching
7 .6.2 Patenting
7.6.3 Trataniento Isotérnico bajo cero osubcero
7.7 SALES PARA BAÑOS DE TEMPLE
138
139
151
151
L52
L52
L54
154
158
158
160
161
165
165
L67
169
169
t72
L72
L72
r_73
174
L76
vil
7.7.I Generalidades
7.7.2 Baños para Martempering - Austemperlng y Revenido
7 .7.2.1 Sales comerciales
7 .7,2.2 Preparación de sales
7.7.2.3 Baños para recocido Isotérmico
7.8 HORNO PARA BAÑO DE SALES
7.8.1 Calentamiento mediante resistencias exteriores
7.8.2 Calentarniento por electrodos sumergidos
7.8.3 Precauciones con los baños de sales
8 CLASIFICACION DE LOS ACEROS
8.1 INTRODUCCION
8.2 GENERALIDADES
8.3 ESPECTFTCACTON DE ACBRoS SEGUN NORMAS AMERTCANAS (SAE-
AISI)
8.3.1.1 Sistena nuúerico básico (YZXX)
8.3.1.2 Significado de la primera cifra
8.3.1.3 Significado de la segunda cifra
8.3.2 Especificación AISI para aceros de herramientas
8.4 ESPECTFTCACTON DE ACEROS SEGUN NoRMA EUROPEA (DrN)
8.4.1 Especificación de 1os aceros de construcción (aceros
no aleados)
8.4.1.1 Aceros básicos no aleados
8.4.1.1.1 Resistencia
8.4.1.1.2 Grupo de calidad
L76
L79
L79
183
184
184
185
186
187
L92
193
L92
]-94
195
196
L96
L97
L97
200
20L
20L
20L
v]-rt
8.4.1.1.3 Clases de Desoxidación
8.4.1.1.4 Condición de tratamiento (o suninistro)
8.4.1.1.5 Procedimiento de fabricación
8.4.1.1.6 Condiciones de emPleo
8.4.L.2 Aceros de consLrucción de calidad no aleados
8.4.2 Especificación de los aceros aleados 2O5
8.4.2.I Aceros aleados
8.4.2.2 Aceros de al-ta aLeación
8.4.2.3 Aceros rápidos
8.5 ESPECIFICACIONES DE ACEROS SEGIJN NORMA INTERNACIONAL
8.5.1 Aceros laminados en caliente (HOT ROLLED)
8.5.2. Aceros l-aminados en frío (COLD ROLLED)
8.5.2 Aceros laminados en frío (COLD ROLLED)
8.5.3 Acero estrucLural
9 DISEÑO DEL HORNO
9.1 PARAMETROS DE DISEÑO
9.1.1 Tipo de aceros
9.L.2 Tamaño, forma y núnero de piezas a tratar
9.1-.3 Tipo de sal
9.L.4 Tanaño y forma del horno
9.1.5 Potencia del horno
9.2 CALCIJLOS
9.2.L Volúnen del crisol
9.2.2 Cantidad de Sal
202
202
203
204
204
205
206
207
208
209
209
2ro
2ro
2ro
2t7
2L7
2r7
218
220
220
22r
22L
22L
223
1X
9.2.2.1 Observaciones
9.2.2.2.2 Recomendaciones
9.2.3 Calor requerido para fundir la nasa de sal
9.2.4 Cálculo de la resistencia
9.2.5 Dimensionamiento del horno
9.2.5.1 Paránetros iniciales
9.2.5,2 Primera distribución del aislamiento
9.2.5.3 Segunda distribución de1 aislante
9.2.6 Cálculo del tiempo para alcanzar eL régimen estacionario
9.2.6.1 Calor absorvido por 1os ladrillos refracLarios aislantes
9.2,6.2 Cal-or total absorvido por el aislaniento (portaresistencia + ladrillo refractario aislante + lanamineral).
9.27 .7 Cálculo del número de ladrillos
9.2.7 .L Pared lateral
9.2.7 .2 Fondo
9.2.8 Selección del- nortero
9.2.9 Diseño Mecánico
9.2.9.L Crisol
9.2.9.L.L Verifícación de la sol-dadura de1 fondo
9.2.9.I.2.I Unión de anillo a crisol-
9.2.9.I.2.2 Aro superior del anillo
9.2.9.I.2.3 Aro lateral del anillo
9.2.9.L.3 Agarraderas de extracción del crisol
9.2.9.1.3.1 Dimensi-onamiento
224
224
227
228
234
234
235
240
242
242
244
247
247
248
249
249
249
249
255
256
258
259
259
9.2.9.L.3.2 Unión de agarraderas al anillo del crisol
9.2.9.2 Cálculo aproximado del peso del horno
9,2.9.2.L Peso del acero (t'I)
9.2.9.2.2 Peso de1 ladrillo aislante rrVul,cano T-26t'
9.2.9.2.3 Peso del concreto refractario trErecost' Concrax 1300
9.2.9.2.4 Peso del concreto refractario rrErecostt Concrax 1-500
9.2.9.2.5 Peso del ladrillo refractario t'Erecostt U-33
9,2.9.2.7 Peso de la lana mineral
9.2.9.2.8 Peso de las resisLencias
9.2.9.3 Diseño de agarraderas para transporte de horno
9,2.9.3.1 Dimensionamiento
9.2.9.3.2 Cálculo de la longitud requerida de soldadura
9.2.9.4 Diseño de caja recibidora de sal
9.2.9.4.1 Dimensionamiento
9.2,9.4.2 Diseño de ruedas para 1a caja
26r
263
263
26s
266
266
267
268
268
269
269
272
273
273
276
280
280
28L
283
283
284
284
288
289
10 ANALISIS EXPERIMENTAL
10.1 INTRODUCCION
LO.2 TE},IPERATURAS DEL HORNO
10.3 PROCESO DE TEMPLE PARA
10.4 PROCESO DE TEMPLE PARA
10.5 PROCESO DE TMÍPLE PARA
10.6 RESULTADOS
10.7 DISCIJSION DE RESTILTADOS
1O.B PROCESO DE TEMPLE PARA
DF-z (ArSr 0r-)
LAS PROBETAS DE ACERO AISI D3
LAS PROBETAS DE ACERO AISI 01
LAS PROBETAS DE ACERO AISI 9840
LAS PROBETAS
x1
DE ACERO ASSAB
10.9 PROCESO DE TE},ÍPLE PARA LAS PROBETAS DE ACERO AISI P2O 289
10.10 RESIILTADOS OBTENIDOS EN EL ANALISIS DE LAS PROBETAS
DE ACERO ArSr P2O, ArSr D3 ASSAB DF-2 (AISr 01) 29O
11 CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA
x11
LISTA DE FIGTJRAS
FIGURA 1 Curvas de enfriamiento y calentamiento delhierro puro
FIGURA 2 Diagrama de equilibrio hierro-carbono
FIGIJRA 3 Región delta de1 diagrana hierro-carbono
FIGIIRA 4 Parte correspondiente a 1os aceros en el diagranahierro-carbono
FIGURA 5 Representación esquemática de la formación y crecimiento de 1a perlita
FIGURA 6 Trayectorias arbitrarias tenperatura-tiempo sobreel diagrama de transformación isotérmica
FIGURA 7 Diagrama de transformación isotérmica para un acerohipoteutoide: 0.352 carbono, 0.372 manganeso 39
FIGURA 8 Trayectorias arbiurarias temperatura-tienpo sobreel diagrama isotérmico 42
FIGURA 9 Diagrama de transformación isotérmica para acerohipereutecLoidez L.I3Z carbono, O.3O7" manganeso 44
FIGURA 10 Curvas de la frsrr de tres aceros de 0.607" de carbonoy contenidos variables de manganeso, y de Lres aceros de 0.377" de carbono y contenidos variables decromo
10
L2
13
l6
37
xl_11
FIGURA 11 Diagrana de transformaci6n isotérnica de unacero de baja aleación (4340) z Q.422 de carbono,0.787" de manganeso, 1.79% de niquel 0.802, 0.332de molibdeno. Tamaño de Srano 7.8 austenizacióna 15504F (8434C)
Diagrama TIt (trazo punteado) Diagrana de enfriamiento contínuo (trazo contínuo) del acero eutectoide
FIGURA 13 Variación de la microestructura en función de lavelocidad de enfrianiento para un acero eutectoide
46
FIGI]RA 12
FIGURA
FIGURA
Diagrama
Curso de
zado
49
51
52
5B
L4
15
enfriamiento contínuo para acero 4340
temperatura en el recocido de normali
FIGIJRA
F]GURA
FIGIIRA 18
FIGURA
FIGURA
16
T7
Tienpos de permanencia en hornos de cánara y de baño 61
Representación esquemática de algunos recocidospara un acero hipoeutectoide.
Curso de 1a temperatura en el recocido de elininación de tesiones
Recocido de Globulización oscilante
Esquema de ciclos de recocido conpleto A) acerohipoeutectoide B) Acero hipereutectoide
temperatura en el recocido de embasLegrano
66
6
FIGURA 19 Curso de la temperatura en el recocido de austenización incompleta 74
75
77
20
2T
FIGURA 22 Curso decimiento
1ade
x].v
78
FIGURA 23
FIGURA 24
FIGURA 25
FIGURA 26
FIGIIRA 27
FIGURA 28
FIGURA 29
FIGIJRA 30
FIGTIRA 31
Curso de la Temperatura en el tenpl-e ordinario
Curso de la Tenperatura en el temple ordinario
Varias fornas como puede calentarse una píeza
Tenperatura de austenización para tenple de unacero AISI 1045
Curvas de enfriamiento correspondientes a la superficie, a1 punto nedio de1 radio y al centro dedos barras de diferente diánetro templadas enagua.
Curvas de enfriamiento Lienpo-temperatura, correspondiente a distintas zonas del interior de un redondo de una pulgada de diánetro templado enérgicanente
Curvas de enfrianiento superficial, estructurafina y dureza de los distintos redondos de acerode 0.452 de carbono, colocados sobre el correspondiente diagrarna T.I.
de diversos redon100
104
118
119
Representación esquenática de las transfornaciones nicroscópicas que ocurren en el tratanientode un acero rápido. LzL
82
83
85
89
96
98
99
Curvas de penetración de tenpledos templados en agua.
Principales etapas y fornacionesceros en el revenido
que sufren los a
FIGIJRA 32 Dureza vs temperatura para un acero H-13 revenidoa distintos tiempos
FIGURA 33
FIGTJRA 34
Curva maestra para e1 revenido del acero H-13
FIGURA 35 Expansión y contracción de un acero durante elTennple.
xv
L24
FIGURA 36 Influencia del carbono sobre las variaciones dinensionales debidas a los canbios microestructuralesdel acero
FIGIJRA 37 Distribución instantánea de 1a temperatura en un
cilindro durante e1 enfrianiento
L25
L49
150
153
155
L28
L43FIGURA 38
FIGURA 39
FIGI]RA 40
FIGURA 41
FIGURA 42
Piezas que fallaron por diseño inadecuado
Piezas que fallaron por diseño inadecuado
Ejemplos de diseño correctos de partes
Ejemplos de diseño correcto de partes
Aplicación del diagrama TTT isotérmico del aceroLl/ 1403 a1 temple bainltico.
Curso de la Temperatura en el recocido Isotérmico
L44
r47
148
FIGURA
FIGURA
FIGURA
FIGURA 46
FIGURA 47
FIGURA 48
FIGURA 49
44
45
Ejemplos de diseño correcto de partes
43 Ejemplo de diseño correcLo de partes
Esquema de los tratamientos Isotérmicos
Proceso de enfrianiento de cuatro piezas de aceroidénticas, en agua, aceite, baño de sales y aire'en los que se señala el principio y fin de latransformación de austenita en martensita.
Curso de la tenperatura en e1 temple en bañocaliente
Curso de la Temperatura en e1- tenple bainíttrco
159
166
168
L7t
xv l_
FIGIIRA 50
FIGT]RA
FIGURA
FIGURA 57
FIGURA 58
FIGURA
FIGURA
Dimensiones paraLO
Dimensiones delral del horno
51
52
Dimensiones del crisol. Forma cil-indrica
Dimensiones del- crisol.
Distribución de 1as resistencias alrededor delcrisol.
Recomended surface loads ít l{/¿s,2 and W/sq-infor Kanthal and Nikrotal heatinh elenents inindustrial furnaces
222
226
228
232
238
24L
FIGURA 53
FIGIIRA 54 Dimensiones de los espiras de las resistencias
FIGIIRA 55 Dimensiones de los ladrillos tipo recto standard
FIGURA 56 Dimensiones para el primer arreglo de1 aisla¡niento.
233
237
e1 segundo arreglo del aislanien
aislamiento en l-a cubierta late
Detalle de la soldadura en el fondo de1 crisol
Detalle de 1a unión de1 anillo del crisol
243
FIGURA 61 Flexión en el aro superior
FIGURA 62 Area resistente en la agarradera de extraccióndel crisol
FIGURA 63Deta11e de unión de agaraderas al anil-lo del crisol
250
254
257
260
262
s9
60
xvr1
FIGURA 64 Area resistente de agarraderas para transporte dehorno
FIGIJRA 65 Alojaniento de caja recibidora de sa1
FIGURA 66 Ruedas caja recibidora de sal
FIGURA 67 Tenperatura en grados centlgrados en la cubiertasuperior a una hora de encendido el horno
FIGURA 68 Temperatura en grados centígrados en la cubiertasuperior a dos horas y nedia de encendido el horno
FIGURA 69 Gráficas de dureza vs distancia para probetasde acero AISI 01
FIGIJRA 70 Gráfico de dureza vs distancia para probetas deacero AISI D3
FIGURA 71 Gráfico de dureza vs distancia para probetas deacero AISI P20
270
275
277
282
282
293
294
292
xviii
PLANO 1
PLANO 2
PLANO 3
PLANQ 4
PLANO 5
PI.ANO 6
PLANO 7
PLANO 8
PLANO 9
PLANO
PLANO
PLANO
PLANO
PLANO
PLANO
LISTA DE PI.ANOS
Seccl-ón deL Horno
Carcaza
Agarradera alta-Agar:radera ba j a, Arosuperior-Fondo deI Crisol
1 0 Cubierta superior
1 1 Soporte para cubierta - terminal deresistencia
'1 2 Conexión de resistencla
1 3 Instalación de resistencias
14 Caja receptora de sal
15 Ruedas - maniJa- SuJetador ruedas
Pás'
334
335
336
Aro lateral soporte materiaL 33T
cilindro det crisol 338
339Crisol
Refuerzos Agarraderas det Horno 340
Porta-Resistencia F Resistencl-a 34L
Cubierta inferior - Vaciaderode Soporte
343
344
34s
346
347
348
x1x
LISTA DE TABLAS
TABLA 1 Tenp e raturasde los aceros
usuales en ela1 carbono
normaL i zado
Pag.
95
IL7
r26
L62
163
L69
180
181
190
59
TABLA 2 Med ios
TABLA 3 Colores
de temple y sus aPlicaciones
de revenido de los aceros
TABLA 4
TABLA 5
TABLA 6
TABLA 7
TABLA 8
TABLA 9
Variación dimensional y distorsi6n
TemperaLura deIper ing
AustemPering Y Marten
Temperatura de 1ostipos de aceros de
baños para algunosempleo frecuente
Propiedades de un acero 1095 tratadopor tres métodos
Composición 1 Temperatura de fusiónde ittifización de diversas sales
Intervalos de Lemperatura para la aplicación de los baños a sal DURFERRIT
TABLA 10 Mezcla de sales comerciales
TABLA 11
TABLA L2
TABLA 13
TABLA T4
TABLA 15
TABLA 16
TABLA L7
TABLA 18
TABLA ]-9
TABLA 20
TABLA 2L
Compo sic iónherramientasUnidos
temperaturas denormal-izadas en
1os acerosEstados
Especificación AISIHe rramienta s
para aceros de198
r99de
Composición qulrnica demientas para trabajosen Alemania.
Los aceros de herraen frlo normalizados
2LL
Engineering212
Steel for Structuras and Generalring Purposes (IS0 630) and 1052
Carbón Steels (IS0 683 Port I and 4)
Carbón Steels (TS0 683 port 1 and 4)
Aceros de herramientasISO
propuestos por
Medidas de aproximación para crisoles
Valores de resistencia para varios electrodos
2L4
2L5
2t6
225
tempLe del acero AISI D3
tenple del acero AISI 01
254
285
286
temple del acero AISI 9840 287
Result,ados de1
Resultados de-( acero p1-ta )
Resul-tados de1TABLA 22
xx]-
TABLA 23 Datos de dureza para los probetasArsr 01 (ASSAB/DF-?) 29s
TABLA 24 Datos de dureza para las probetasAISI D3 297
TABLA 25 Datos de dureza para las probetas AISIP20 299
xx]. r_
LISTA DE ANEXOS
ANEXO 1
ANEXO 2
Hoja Material del
Hoja I'laterial- de1
Acero AISI 01
Acero AISI D3
310
314
318
322
326
330
ANEXO 3
ANEXO 4
ANEXO 5
ANEXO 6
Hoja Material de1
Hoja Material del
Hoja Material de1
Hoja Material del
Acero AISI PzO
Acero AISI 01
Acero AISI H-l3
Acero AISI H2
xx]-11
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecirnientos a:
MARIANO BENAVIDEZ, Superintendente de1 Centro de AsistenciaTécnica a 1a Industria (ASTIN) de1 servicio Nacional de
Aprendizaje (SENA).
HECTOR SANCHEZ S, Jefe de1 Area de Materiales de1 Programa
de Ingeniería Mecánica en 1a Corporación Universitaria Au
tónoma de 0ccidente, y Presidente del- Proyecto '
Todas aquellas personas que en una u otra forma colaboraron
en 1a real ízací6n de1 presente trabajo especialmente con
e1 suninistro de información y de observaciones a1 texto.
TECNICOS Y OPERARIOS de1 Centro de Asistencia Técnica a 1a
Industria (ASTIN) del SErvicio Nacional de Aprendízaje-SENA'.que colaboraron en 1a construcción del horno para tenplepor baño de sales.
x1v
NUESTRAS FAMILIAS
RESUMEN
se presentan l-as bases necesarias para un mejor entendi
miento sobre 1os Lratanientos térmicos en los primeros
cuaLro capítulos que tratan el- diagrama de equilibrio hie
rro-carbono, 1os constituyentes microscópicos de los ace
ros, la influencia de 1os elementos de al-eación en e1 ace
ro y 1os diagramas de tenperatura tienpo transforma
ción.
En 1os capítulos 5 y 6 se hace un estudio a fondo de los
tratamientos térnicos del acero y se estudian l-as fa11as
que puedan presentarse. Unicanente se tratan el normaliza
do, recocido, temple y revenido de1 acero.
E1 capítul-o siete estudia l-os tratamientos isotérmicos 'principalnente el- martempering, aust,empering y e1 recocido
isotérmico; 1as sales para enfriamiento en e1 tenple y 1os
tipos de hornos que puedan usarse en este tipo de tratamien
tos.
xxv t-
Es irnposible realizar un adecuado tratamiento térnico
a una pieza si no se conoce e1 tipo de acero de que está
e1la construída. En e1 capítulo ocho se clasifican y es
pecifican los aceros según las normas AISI/SAE y las DIN
y se intenta hacer una primera clasificación según la nor
ma internacional IS0.
Todo 1o referente a1 diseño de1 horno está Lratado en el
capítulo nueve: fijan unos parámetros que perniten efec
Luar un dinensionado de a1-gunas de l-as partes de1 horno,
se realízan 1os cálculos para obtener e1 diámetro de la re
sistencia y la cantidad requerida de éstar s€ realizan 1os
cálculos de Lransferencia de calor para los arreglos que
ofrecen nayores ventajas en cuanto a su eficiencia, y, fi
nalnente, s€ hace un conpleto diseño mecánico de 1as partes
o de 1os elenentos que estarán más exigidos en su resisten
cia o rigidez.
En los capítul-os 10 y en las conclusiones se comprueba y
concluye sobre 1as condiciones esperadas, tanto en e1 fun
cionamiento del horno como en 1os tratamientos térmicos de
Lemple en é1 reaLizadosi para 1o cual se efectúan temples
a tres tipos de acero en dos medios diferenLes: aceite, o
sea el tenple ordinario y baño de sales o martempering.
xxvl_l_
INTRODUCCION
El desarrollo tecnológico de1 país obliga a que permanente
mente se desarrollen avanzados procesos de producción sobre
todo de bienes de capital. Somos l-os futuros ingenieros
1os que tenemos que afrontar este reto, contribuyendo en
1a medida de nuestras posibilidades a1 nejoraniento econó
mico de nuestra sociedad.
E1 Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, como entidad ofi
cia1, cumpliendo con uno de sus objetivos, ha querido brin
dar su apoyo en e1 desarrollo de este proyecto a través de
su programa de AsisEeicia Técnica a 1a Industria ASTIN,
buscando a1 mismo tiempo que dicho programa de respuesta a
una necesidad sentida en 1a región. A1 Astin 1e correspon
de encargarse de 1as necesidades de fabricación de produc
tos o elerhentos de máquinas especial ízadas que impliquen
asinilación, adecuación o desarrollo de nuevas tecnologíasque cont.ribuyan a enriquecer 1as experiencias y conocimien
tos de 1a rnstitución para incorporarlas a1 proceso educa
tiv.o a través de 1os instructores que son 1os encargados
de su difusión en el medio empresarial.
E1 extenso campo de los tratamientos térnicos permite que
se desarrollen nuevas técnicas r s€ mejoren las existentes
o se implanten oLras hasta ahora no utilizad,os en nuestro
medio. Actualmente e1 tratamiento térmico necesario para
1os aceros destinados a partes de maquinaria se realiza con
venientemente, aunque en 1a mayoría de l-os casos por néto
dos @iricos y por personal sin ninguna preparación técnica
especial, só1o algunos talleres especializados, con tecnolo
gía y maquinaria extranjera, rea1-izan con cierta garantía,
estos Lrabajos. Cuando se requieren trabajos de tenple
para herramientas como troqueles, moldes, cuchillas, etc.
los métodos convencionales no prestan una conpleta garanLía,
tanto por 1a dureza obtenida como por 1as distorsiones y
Lensiones generadas en 1as herranientas que 1as hacen prác
ticamente inservibles a corto pLazo.
E1 horno de sales tiene cono función 1a de realízar en e1
tratamienLo isotérmico en 1os aceros y este proyecto en par
ticular cenLra e1 análisis experimental en e1 proceso ttMAR
TEMPERING'r o de ||MARTEMPLADOfT como 1o denominan algunos au
tores.
E1 presente trabajo busca establecer 1os fundamentos teóricos
para 1a realización eficaz de 1os tratamientos térmicos;
para con e11o dar respuesta a la necesidad de un texto guia
que sirva para que e1 personal adquiera bases teóricas para
su trabajo. Muestra e1 proceso de diseño, fabricación y
puesta en marcha de1 horno para enfrianiento por baño de
sales y finalmente, establece diferencias, para tres tipos
de aceros, entre el- enfriamiento en baño de sales y en acei
te.
DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO_CARBONO
1.1 INTRODUCCION
Muchas de las propiedades de 1os aceros, así como su micro
estructura pueden explicarse a partir del- diagrana hierro-
carbono; es de especial interés en e1 análisis de las trans
formaciones cuando se realízan tratamientos térmicos.
E1 diagrana se refiere, en realidad' a1 diagrana metaesta
b1e hierro-carburo de hierro (Fe3C). El grafíto es nás es
table que 1a cenentita' y bajo condiciones apropiadas, la
cementita se descompone para formar grafito (carbono)y hie
rrO, esta desconposición se realiza a temperatura anbiente
al cabo de nucho tiempo e incluso a 7O4eC (l-3004F) tarda va
rios años en forrnarse grafiLo*. En los aceros ordinarios
esta descomposición casi nunca se observa porque 1a nuclea
ción de 1a cenentita (Fe3C)en el hierro sobresaturado con
carbono, ocurre mucho más facilmente que 1a nucleación de1
AVNER, SydneyMexico, Mc
H. Introducción a 1a Metalurgia Física.Graw Hi11, 1.981-. p. 234
grafito; así, cuando e1 carbono se precipita desde 1as so
luciones s6lidas de1 hierro alfa (cúbico centrado en e1
cuerpo) o gamma (cúbico centrado en las caras) el precipi
tado resultante es casi siempre cenentita o algún otro car
buro y no grafito, es nuy estable y puede ser tratada para
propósitos prácticos cono una fase de equilibrio. Se obser
va entonces que el diagrama de equil-ibrio no es tal en to
do el sentido de la palabrá, puesLo que el térnino equili .
brio inplica la inexistencia de un canbio de fase con el
tienpo; aunque a partir del- Fe3C puede fornarse grafito'
esto no impide que el carburo de hierro sea una fase meta
estable; por l-o tanto, e1 diagrana hierro-carbono aún cuan
do teóricamenLe representa unas condiciones metaestables
se púede considerar que en condiciones de calentamiento y
enfriamiento relativamente lentas representan canbios de
equilibrio.
L.2 HIERRO PURO
E1 hierro es un
de presentarse
talinas, depend
ratura a que se
netal alotrópico, 1o que
en diversas variedades de
iendo el que adopte una u
encuentre.
significa que pue
estructuras cris
otra, de La tenpe
E1 hierro puro solidifica a1 15354C y sufre Lres modifica
t6¡t5 I12 [t3tt
¡¡loo 'tlrrro df I.TIF ralo
Atc4
l Hl¡rro f
l\¡',-?c?\' 14!"hffil)-4
,¡iJ#Fqo' rra
rf riamienlo . Hierro d Colenlomienlo
ñl L
oC
t500
too0
20 40 60 8()Ninulot
FIGURA 1* Curvas de Enfriamiento y Calenta¡riento de1Hierro puro.
ciones durante su enfrianienLo hasta La temperatura ambien
te. Desde 15354C hasLa 14004C (punto crítico A¿) existe
en 1a forma cristalina cúbica centrada (B.C.C. ) o hierro
delta ( E ). Desde 14004C hasta 8984C posee 1a estructura
cúbica de caras centradas ( F. C. C. ) llanada hierro gamma (y )
que no es magnética. A los 8984C (punto crítico Ag) se
transforma e1 hierro alfa ( cp ), otra vez cúbico centrado
y también es no magnética. El hierro alfa se convierte en
ferromagnético a1 enfriarse por debajo de 1os 7504C (punto
crítico AZ) (ver figura 1).
Los puntos de transformación del hierro se simboli-zan con
una letra A (Ar.ret-Detención) y una letra C (Chauffage-ca
lentamiento) y una letra R (Refróidissement=enfriamiento)
* APRAIZ BARREIRO, José. Tratanientos Térmicos8 ed. Madrid, Dossat, p. 33
Térmicos de los Aceros
Los puntos en que se producen 1as transformaciones durante .
e1 enfriamiento son algo más bajos que aquellos que ocurre
el calentamiento. Es decir, que los puntos Ar son' en ge
neral, inferiores a los A. i 1a diferencia de temperaturas
que 1os separa se llama histérisis térn'ica y es por tanto
mayor cuanto más grandes son las velocidades de enfriamien
to; en los aceros a1 carbono esta diferencia es de unos 404C.
1.3 ZONAS DEL DIAGRAMA HIERRO-CARBONO
Af alearse el hierro con e1 carbono se desplazan las tem
peraturas de soLidiilificación y transformación hacia valo
res tanto más bajos cuanto mayor es e1 calentáni€ntó de car
bono. Aparecen además 1os puntos críticos o de detención
Act y Ar1 Que corresponden, respectivamente, a La formación
de 1a solución gamma (austenita) a partir de la perlita. El
punto de equilibrio A1 es 7234C.
En el diagrama hierro carbono (ver figura 2), las 1íneas
contínuas y 1as denominaciones de 1as estructuraS se refie
ren a1 sistema netaestable, y 1as 1íneas de trazos, a1 esta
b1e. En las aleaciones Fe-C que no contienen silicio, 1as
transformaciones se realízan según e1 sistema metaestable,
y solo con grandes contenidos de Si, del orden del I% y en
friamientos muy lentos se produce 1a solidificación de es
tas aleaciones en e1
b1e no se encuentra
se cementita (Fe3C) '
sistema estable. En e1 sistena esta
el carbono en forma de compuesto o fa
sino como grafito.
Las transformaciones que se analizarán ahorar''s€ refieren
aI sistema meLaestable. Las l-íneas que separan entre sí
1os distintos campos son 1ímites de transfornación de unos
constituyentes estructurales en otros. Por encima de 1a
1ínea ABC es todo líquido; recibe el nombre de Línea de Lí
quidus. Por deba jo de e11a co¡nienza 1a sol-id j-f icación de1
caldo a 1o largo de un intervalo de tenperaturas. Só1o en
e1 hierro puro y en el líquido de 1a aleación autécLica (a
leación con 4.37. de carbono) se produce 1a solidificación
de una sola vez, a temperatura constante; en el caso de la
aleación eutéctica se obtiene una estructura del só1i-do de
nominada rtledeburitatr.
E1 punto de solidificación de la aleación autéctica se 11a
ma ttpunto eutécticorr, y 1a temperatura de solidif icación es
ttLa Tedrperatura eutécticarr o temperatura de sol-idificación de1
eutéctico (11304C) a 1a que corresponde en e1 diagrama una
recta horizontal. La reacción que en e1la se desarroll-a
CS:
enfrianientgl*Líquido y
ca 1 entami ent o
Fe 3C
Salvo las dos excepcioneS nencionadas, 1a solidificación se
produce en todas las aleaciones a 1o largo de un lnLervalo
de tenperaturas. Por debajo de 1a 1ínea ABC, se producen
primeramente a partir de1 1íquido soluciones só1idas F6C
(soluciones delta o gamma), mientras que al a|canzar la 1í
nea CE sol-idifican también 1os cristales de cementita
(Fe3C).
A 1o largo de la 1ínea AHJEC ternina la solidificación, por
1o que se 1e 1lama ttLínea de solidusrt, Después de 1a solidi
ficación. La estructura está constituída debajo de 1a 1ínea
AE por solución só1ida gamna; bajo 1a EC por solución só1i-da
gamma, cementita secundaria y ledeburita; y más alla de C,
por cementita prinaria y ledeburita. A partir de aquí con
tinúan 1as transforrnaciones en estado só1ido.
Considerenos ahora la parte del diagrama situada en el ángu
1o superior izquierdo de la figura 2' , la cual se muestra
en forna ampliada en 1a figura 3' . Esta parte se denomina
región delta y aún cuando su valor industrial es muy peque
ño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este
intervalo de temperatura, conviene analizarLa para una ma
yor información y comFessión de 1as transformaciones presen
tes en e1 diagrama. Se observa.la 1ínea horizontal corres
pondiente a la temperaLura de I492eC como 1a línea de una
Univcrsidod rsr0n0m0 de Occlünl¡
Sección Bibliofeco
9
c orbono
6oC
r539t492
FIGURA Diagrama de equilibrio hierro-carbono
WANKE, KlausAguilar '
en
I
porcentoje de
ro t?
ólomos
t4
o(tócC¡C'E
C'o(,0EoIgo
r400
r300
r200
noo
¡ooo
900
800
700
600
5@
y Schramm, K1aus.
I.972. p. 4A
10
lquidus; comianzo o solidific
'r',',"Jtl, ,lorl.lineo hlcno grofito
ALC' 725oC
lineo dc tronsformocion
Temple del Acero. Madrid'
Líquido + te nf riami ento
Vcalentamient o
La náxima soludibilidad del carbono en el hierro delta
(BCC) es 0.17, de c, mientras que el hierro ga¡nma (FCC) di
suelve e1 carbono en una proporción nucho mayor. Veamos
1a influencia que ejerce e1 carbono en 1a transformación
alotrópica. Cuando se adiciona carbono a1 hierro 1a tem
peratura de transformación alotrópica pasa de 14004c a
I.4g2ec para un contenido de carbono de 0.102.
La línea horizontal por PS se presenta a los 7234C. Esta
1ínea corresponde a 1a temperatura de formación de1 eutec
toide, y a1 alcanzarse en un enfriamienLo lento la fase ga
mma debe desaparecer. La ecuación de la reacción eutectoi
de que se desarroll-a puede expresarse por:
enfriamiento toide (Perlita)
ca1 entamiento
En función de1 contenido de carbono suele dividirse el dia
grama hierro carbono en dos partes: Una que cunpiende las
aleaciones con menos de 2% de carbono que se llaman aceros
y otra integrada por las,.aleaÓÍones con más de 27" de C, las
cuales se llaman fundiciones. A su vez' la región de los
aceros se subdivide en otras dos: Una formada por los ace
v
l1
l"lezcla Eutecoc +Fe3c
reoccion oeritdcticof *liquid¡ * )"
,¡155S
NTI
(o.Sdlo)
:'7 /tpñr f,+ oustcnitoI
¡l
Oo/o e.ZOo/o O.4Oo/o 0.600¿
t6ooc c
lsoo
r400
r300
.*FIGURA 3" Régión delta de1 diagrama hierro-carbono
ros cuyo contenido eR carbono es inferior a La correspon
diente a 1a composición eutectoide (0.82 de C), 1os cuales
Se 11anan aceros trhipoeutectoidesrr, y l-a otra compuesta
por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0.8 y 2%
y que se conocen por aceros Thipereutectoidesfr. Un acero
hipoeutectoide contiene ferrita y perl-ita mientras un acero
hipereutectoide cqntiene cenentita y perlita'
Finalnente estudiemos 1a parte correspondiente a los aceros
en el diagrana hierro carbonor la cual será de náxina utili
dad en e1 posterior
n AVNER, 0p. Cit, PP 24O Y' 244
L2
Toc
AlcocionI
o.2 0.8
Accro6hipocutectordc!
Porcc ntoic
f.o 2.
Accroo Ihipercutecfoidce I
cn pelo de corbono
FIGURA Parte Correspondiente a 1os aceros en eL diagrana hierro-carbono.
estudio de los tratamientos térmicos; para esto tomenos e1
ejemplo que presenta Avner en su ttlntroducción a 1a Metalur
gia Física tt. una aleación tal como la nostrada en la fi
gura 4, la cual es un acero hipoeutectoide de O.2Z de C.
En 1a región austeníttca esta al-eación está constituída por
una solución só1ida intersticial homogénea, cuyos granos
contienen O.207" de carbono disuelto en 1os espacios intera
tómicos de la estructura cristalina del hler'ro gaEna-.
13
Al- descender la temperatura no sucede nada hasta e1 punto
x1 sobre l_a línea GJ,1-a cual recibe el nombre de línea de
temperaturas críticas superiores correspondiente a 1a zona
hipo hipoeuLéctica y se representa por A3. 9074C 1a estruc
tura cúbica de caras centradas e1 hierro puro pasa a ser, por
1a transformación alotrópica, cúbica de cuerpo cenLrado, dismi
nuyendo la temperatura a que se verifica esta transfornación
a1 aumentar el contenido de carbono, . según indica 1a 1ínea
A3. Porl-o tanto, en X1 comienza a fornarse ferrita a espen
sas de la austenita. como la ferrita puede disolver muy po
ca cantidad de oarbono, para que 1a austenita pueda transfor
narse en ferrita es preciso que primeramente e'l carbono aban
done 1a solución para que 1os átomos puedan reagruparse según
una red de cuerpo centrado. El carbono liberado de la solu
cíón se disuelve en la austenita residual de tal modo Qü€,
conforme progresa e1 enfriamiento y se forman nuevas cantida
des de ferriLa, La austenita residual se enriquece cada vez
más en carbono de acuerdo con los contenidos indicados al
recorrer en sentido descendente 1a 1ínea A3. Finalmente, en
e1 punto X2 1a ordenada de la aleación corta a 1a Línea hori
zonEa1 AJ, 1a cual se denomina de tlt.emperaturas críticas j-n
f erioresrt correspondiente a 1a región hipoeutectoide y se
representa por A1. Esta 1ínea indica la mínima temperatura
a 1a que puede existir hierro gamma en condiciones de equili
brio. Toda 1a austenita residual se transformará en perlita
de acuerdo con la reacción eutectoide:
T4
enf r iami en t oAustenita ..Ferrita+cementita,,
--
calentamiento perlita
E1 carbón liberado de 1a solución precipita en forna de
1ámina de cementita (carburo de hierro), reagrupándose los
átomos de hierro situados en 1as zonas ocupadas anteriormen
te por dicho carbono y precipitando cono l-aminillas de
ferrita. La reacción se desarrolla, fornandose alternati
vamente 1áminas de cementita y ferrita (ver fÍgura 5) y
dando una mezc1-a muy fina, simil-ar en su forma a una hue
1l-a digital y conocida como perlita, 1a m j.croestructura
de1 acero prácticamente no varía durante su enfrianiento
desde X2 hasta 1a temperatura ambiente y está constituída
aproximadamente por un 757" de ferrita libre o proeutectoi
de (fornada entre las líneas A3 y A1) Y por un 25% aproxi
madamente de perlita (Fornada por transformación de la aus
teniLa a 1a Lemperatura Af).
E1 proceso de enfriamiento dentro de cualquier otro acero
hipoeutectoide es exactamente igual a1 descrito, variando
unicamente 1as cantidades de ferrita y perlita formadas.
Cuando mas se aproxime el contenido de carbono de la alea
ción de la composición eutéctica tanto mayor sefa 1a canti
dad de perlita presente en 1a'microestructura.
Consideremos ahora el caso de una aleación cono la 2 (ver
15
Lineo deouslen¡lo
FIGURA 5* Representación esquenática de l-a formación y crecimiento de la perlita.
figura 4),1a cual es un acero hipereutectoide de IZ de C.
en la región austenítica, 1a aleación está formada por solu
ción sólida y honogénea, cuyos granos contienen un lZ de car
bono disuelto intersticialnente. Al- descender con l-entitud
1a temperatura de la aleaóíón no sucede nada hasta que su
ordenada corta un X3 a la línea CJ. Esta 1ínea se denomina
ttLíneas de temperaturas críticas superioresrf' correspondien
te a l-a zola h.ipereutéctica y se representa por Acm e indica
la cantidad máxima de carbono que a cada tenpera
16
AVNER op. cit, p. 242
tura puede disolver 1a austeniLa. Por encima de la 1í
nea A.r, 1a austeniLa constituye una solución sólida insa
turada. En los puntos situados sobre e1la ta1 como el X3,
la austenita conLiene 1a cantidad náxina de carbono que pue
de disolver, Dor 1o que.la solución se encuentra saturada'
A medida que desciende la tenperatura que puede disolver 1a
solución disminuye de acuerdo con 1os valores dados por la
1ínea A.r. Por 1o tanto, al descender 1a temperatura de
X3 a X4 el carbono en exceso no disuelto en la austenita
precipita en forma de cementita depositándose principalmen
te en los,contornos de grano.
Finalmente r efl X4 1a tenperatura de lá .aleación es 1a cor
rrespondiente a1 autectoide. La 1ínea sobre la que se en
cuentra X4 se denomina trLínea'de temperaturas críticas infe
riorestt, y se designa por Agt. La austenita residualr Qu€
representa aproximadamente e1 96.57" del material total de
1a aleación, y cuyo contenido de carbono es un o.8i¿' sufre
ahora 1a reacción eutecLoide, formándose perlita de acuer
do con e1 proceso descrito anteriormente. A la temperatu
Ta ambiente 1a microestructura de 1a aleación está compues
ta aproxirnadamente por un 96.57" de perlita (f ornada Por
transformación de la austenita a la temperatura Orr) y por
una red de aproximadanente un 3.5% de cementita libre o
proeutectoide (formada entre las 1íneas Acm y A31).
t7
Entre 1as líneas de temperatura crítica superior A3 Y Ac',
existe una diferencia fundamental, y es que en la primera
de ellas se presenta una transformación alotrópica, nien
tras que en la segunda solo tiene lugar un cambio en la so
lubilidad de1 carbono.
18
2 CONSTITUYENTES MICROSCOPICOS DE LOS ACEROS
2.L CONSTITUYENTES ESTABLES (ESTRUCTURAS DE EQUILIBRIO)
Los constituyenLes estables a températura anbiente partien
do de 1a ausLenizací6n o fase de equilibrio ttAustenitafr, se
guida de un enfrianiento 1ento, son: Ferrita, Cenentita y
Perlita, que son 1os constituyentes característicos de 1os
aceros recocidos.
2.I.I Ferrita
Son cristales de hierro alfa o delta con estructura cúbica
de cuerpo centrado. Es e1 constituyente más bl-ando, siendo
prácticamente hierro puro dado e1 pequeñísimo porcentaie
de carbono qqe disuelve; como se deduce de1 diagrana de'
equilibrio, puede contener 0.10% de C a L492oCr0.O25% de C
a 723aC y menos de 0.006% a la Lenperatura ambiente. La
zorra de estabilidad de 1a ferrita esUá delinitada en e1 dia
grama de equil-ibrio por el eje de ordenadas y 1as 1íneas
GPQ y AHN (ver figura 2). La ferrita tiene una resistencia
a la tracción de unos 30 Kg/nnz, una dureza brinell de 85 a
19 Univcrsidod Lul0n0m0 de Occidcnla
Secrión Bibliofero
90 unidades y un alargamiento de1 357.,.
2.1.2 Cementita
Es el constituyente nás duro y frágil de l-os aceros al car
bono , aLcanza una dureza de 68 Rc, Es un carb'uro de hie
rro con 6.672 de carbono, 1o que corresponde a una fórmula
quínica Fe3C; es magnética a 1a temperatura ordinaiia' pero
pierde su magnetísmo a 2184C, como e1 contenido de carbono
(6.672) es muy superior al 2% que es elmáxino para que el ma
terial se llane acero, nunca se encuentra como único consti
tuyente estructural; siempre va acompañado de otros que ge
neralmente son ferrita o Perlita.
Cuando la cementita solidifica directamente del- 1íquido se
11anan frcementita primariatt y cuando 1a precipitación se
produce a través de 1a austeni.ta, se 1e denomina ftcementi-
ta secundariarf, La que se precipita en 1os cristales de la
solución só1ida al-fa como ccrsecrwia de 1a variación de la
solubilidad del carbono ¡ €s l-a denoninada frcementita tercia
riart.
2.t.j Perlita
Es un constituyente autectoide formado por capas alternas
20
de hierro al-fa (ferrita) y carburo de hierro (cenentita).
Es de composición quínica constante y definida y contiene
aproximadamente 7 part,es de Fe y una de Fe3C, Qu€ correspon
den a 12,8% de Fe3C y a 87,22 de Fe y a O.83% de C y 99.17'
de hierro. La perlita no es una fase, sino una mezcla de
fases, y se encuenlra en e1 diagrana de equilibrio por de
bajo de la línea PSK (ver figura 2) como denoninación de
una forma especial de mezcLa de los verdaderos constituyen
tes de equilibrio, ferriLa y cementita. Tiene una resisten
cia a la tracción de 80 k9/nnz y un alargamiento de1 LsZ
aproxi-madamente; tiene propiedades mecánicas intermedias
entre las de las dos fases que 1a constituyenr €s más blan
da y dúcti1- que 1a cementita, pero nás dura y resistente
que l-a f errita.
Esta suele clasificarse, según e1 espesor de las 1áminas,
en ttp"rlita gruesatt con una dureza de 22O brinelL y 1a ttPer
lita fina'r, gu€ se obtiene cuando se enfría dentro del hor
no bastante rápidamente o cuando se deja enfriar el acero
a1 aire; tiene 300 brinell de dureza.
2.2 CONST]TUYENTES METAESTABLES (ESTRUCTURAS FUERA DE
EQUILIBRIO.
Si en Lugar de dejar enfriar el acero lentanente; eq someLi
do a un enfriamient,o más o menos rápidor s€ fijarán a la
2L
temperatura ambiente, los siguientes constituyentes: Auste
nita, MartensiLa, Bainita, Troostita y Sorbita, eü€ son 1os
constituyentes Lípicos de 1os aceros tenplados.
2.2.I Austenita
Es una solución só1ida de carbono en hierro gamma. Puede
conLener desde 0 a L.7i4 de carbono y es, por 1o tanto un
constituyenLe de composición variable. Todos 1os aceros
se encuentran formados por cristales de austenita cuando se
calientan a temperatura superior a las críticas (Ac3 o A.r).
Aunque generalmente es un constituyente inestable, se puede
obtener esta estructura a la temperatura ambiente por un en
frianiento rápido de aceros de alto contenido en carbono o
de muy alta aleación, como los cromo níqueles inoxidables
y 1os aceros altos en nanganeso (Mn=12%) aparece 1a ausLeni
ta a la temperatura ambiente por simple enfrianiento a1 ai
re.
Su resistencia es de 88 a 105 kg/nn2r sü dureza de 300 bri
nell y su alargamienLo de 30 a 607". Es no magnética, blanda,
muy dúcti1 y tenaz. Tiene gran resistencia a1 desgast,e,
siendo e1 consLituyente más denso de 1os aceros.
La Austenita que permanece sin ser Lransfornada después de
22
enf riamiento se denomina ttAustenita retenidatt. ESta se
encuentra fijada en la natriz de la martensita. Adenás
de reducir al dureza de la herranienta después del enfria
miento, 1a austenita retenida puede provocar fragilidad si-
se transforma en martensita (No revenida) debido a la acción
de tensiones mecánicas durante 1a operación de 1a herramien
ta.
2.2.2 Martensita
Es el- constituyente típico de 1os aceros templados. Se ad
mite que está fornado por una solución só1ida sobresaturada
de carbono en hierro alfa, y se obtiene por enfriamiento tá
pido de 1os aceros desde alta temperatura. Su contenido en
carbono puede variar generalmente desde pequeños porcenta
jes hasLa L% de C y algunas veces, en los aceros hipereutec
toides, aún suele ser más elevado, En 1a formación de per
lita se precipita e1 carbono disuelto en la red gamma antes
de que ésta se convierta en la alfa. En la fornación de mar
tensita no hay tiempo para que el carbono salga de la red,
por 1o que quedan atrapados los átonos en la red alfa, Qüe
se forma por un proceso complicado de cizaLlaniento, sobre
saturándo1a y produciendo tensiones inLernas elevadas. En
este hecho se basa la posibilidad de endurecer los aceros
por el tenple. El llamado punto de la martensita se encuen
23
tra a unos 2504C,.y por debajo de esta Lemperatura el car
bono no puede ya abandónar la red mientras se produce la
transformación.
Sus propiedades físicas varían con su conposición, aumentan
do su dureza, r€sistencia y fragilidad con e1 cofitenido de
carbono, hasta un máximo para carbono de 0.9%. Después de
los carburos y de la cementita es el constituyente nás duro
de los aceros. Tiene una resistencia de 170 a 25O kg/nmz,
dureza de 50 a 60 Rc y un alargamiento de 2.5 a O.5%, €s
magnética.
2,2.3 Bainita
Entre e1 inLervalo de temperaturas a las que puede formarse
1a perl-ita y aquel otro correspondiente a la martensita' ca
be que se produzca bainita. Igual que 1a perlita, se forma
por nucleación y crecimiento y puede impedirse aumentando
1a velocidad de enfriamiento.
La bainita se suele formar en los aceros al carbono por
transformación isoterrna de 1a austenita. Este constituyen
te se templa hasta una temperatura que quéde en el interva
1o bainlLico, y se mantiene en esta e1 tiempo suficiente pa
ra que 1a transformación sea completa. En algunos aceros
24
aleados se forna bainita durante e1 enfrianiento continuo
hasta 1a temperatura ambiente.
Las estructuras que se consigue enfriando e1 acero entre 450
y 5504C se denomina "Bainita superior" y quella que seforma
a temperaturas conprendidas entre 1os 250 y 4004C se denoni
na ttBainita inf eriortt.
2.2.4 Troostital
Es un agregado extrenadanente fino de cenentitay de hierro alfa. Se produce por enfriamiento dde 1a austenita a velocidad ligeramente inferiora la crítica de temple, o por transformación isotérnica de l-a austenita a temperaturas de 500 a600eC según sea la conposición de los aceros.Aparéce en 1os aceros enfriados desde el- estadoaustenítj-co a velocidádes ligeramente inferioresa las de temple y en e1 corazón de grandes piezasen aceite.
Sus propiedades físicas son internedias entre 1amartensita y 1a sorbita. Es nagnética. Tieneuna resistencia de 140 a L75 kg/nn?r su dureza es400 a 500 brinell y el alargamiento de 5 aL LO7..
2.2.2 Sorbita
Este constituyente es también llanado rfMartensita Revenidafr.
Es e1 constituyente que caracteriza las estructuras de 1os
aceros templados y revenidos a elevadas temperaturas. Se
gún sea 1a composición química de1 acero, esta estructura
aparece entre los 600 y 650qC. La sorbita se ha definido
APRAIZ BARREIRO,
Aceros, 8ed.José. Tratamientos Térnicos de 1osMadrid DOSSAT L974 p. LzO
25
como un agregado fino de cementita y hierro alfa . Su dure
za se estipula entre los 300 y 400 brinell y su resistencia
entre los 88 y 140 Kg/mn2 y su alargamiento del 10 al 2O7"
es el constituyente de náxima resietencia en los aceros.
Ét
26
INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIONEN EL ACERO
La presencia de elementos aleantes: Cromo, Niquel, Molibde
Do¡ Wolframio, etc. no se puede apreciar en el examen ¡ni
cróscopico, por ser exactamente iguales a 1as estructuras
perlíticas, sorbíticas, etc. de 1os aceros a1 carbono que
las de los aceros especiales. En cambio después de idénti
cos tratamientos térmicos en 1os aceros aleados se obtienen
estructuras diferentes a las de 1os aceros ordinarios de1
mismo contenido en carbono, debido precisamente a la pre
sencia de esos elementos especiales.
3.1 MANGANESO
Ensancha e1 campo austenítico bajando notablemente 1os pun
tos críticos, tanto más cuanto más elevado es el porcenta
je de1 elemento. Aumenta 1a penetración de1 temple; dismi
nuye los efectos de un sobrecalentamiento durante e1 forja
do. Si e1 porcenLaje es bastante elevador s€ produce e1
autotemplado. Su tratamienLo Lérnico es análogo a1 de los
aceros al carbono y siempre más sencillo que el aplicado a
27
los aceros al cromo.
A1 aumentar 1a proporción de Mn, disminuyen 1a forjabili
dad y la soldabilidad. Aumentan la carga de rotura y el
1ínite de elasticidad, y también moderadamente e1 porcen
taje de alargamiento. Con elevada proporción de carbono
y I3Z de Mn, resisten 1os choques y el desgaste por frota
miento.
3.2 SILICIO
Reduce el canpo austemítico y no modifica 1os puntos crí
ticos. El silicio estabíLíza 1a estructura ferrítica y con
elevado porcentaje dificulta la fornación de perliua y fa
vorece 1a formación de grafito.
Aunenta 1a tenplabilidad a1 disminuir 1a velocidad crítica
de enfrianiento.
Disminuye la deformabilidad en caliente y en frío. Disminu
ye 1a soldabilidad. A1 aumentar su porcentaje, aumentan 1a
tenacidad y 1a dureza; después de tratanientos térmicos'
con e1 2% de Si, aumentan la resistencia a la flexión y a
1a torsión, la dureza superficial y resisLencia a1 desgaste.
Disminuye 1a resiliencia y mejora 1as características nagné
ticas v 1a inoxidabilidad en caliente.
28
3.3 NIQUEL
Ensancha e1 campo austenítico bajando 1os puntos críticos;
da tendencia a 1a formación de grietas intercristalinas.
Afina'e1 grano de los aceros aún con enfriamiento 1ento.
Produce una estructura perlítica, martensítica o austeníti
ca según e1 procentaje.
Disminuye las tenperaturas de tenple y recocido con 1o que
evita e1 sobrecalentamiento. Aumenta 1a tenplabilidad por
que tiende a estabililizar 1a estructura ausLenítica.
No dificulta el forjado en caliente o en frío. Los áceros
en elevada proporción de níquel son algo difíciles de traba
jar; disminuye la soldabilidad. Aumenta la tenacidad. Los
aceros con niquel mayor que 57. están indicados para cementa
ción. Tienen bastante dureza superficial aún sin tenplar.
Con poco carbono y menos niquel son apropiados para bonifi
car y dar buen alargamiento. Con gran contenido de Ni (Aus
teníticos) tienen gran resistencia a 1a corrosión aún por
gases calientes.
3.4 CR0M0
Disninuye e1 campo austenítico. Si e1 porcentaje es mayor
29 Uniwrsidod Áufonomo de 0ccidcntc
Serción BiUis¡s¡s
que L}zo 1a estructura es siemp_re ferrítica. Con menos
cromo y poco carbonor la estructura es perlítica y por e1
temple se convierte en marLensítica.
Exige nucho cuidado en los tratamientos térmicos (confrol
de temperaturas, velocidad de calentamiento' manera de e
fectuar e1 revenido, etc.) E1 forjado se efectúa con calen
taniento lenLo; es necesario un normalizado antes del tem
p1e. En conjunto ' aumenta 1a capacidad de Lemple.
Son difíciles de soldar y de forjar. Después del temple
dan dureza elevadísima. AunenLa la resistencia y e1 l.ími
te de elasticidad aún a elevadas temperaturas de funciona
miento. AlLa resistencia a1 desgaste, moderada resilien
cia. Elevada resistencia a La corrosión. Apropiados para
imanes permanentes.
3.5 MOLIBDENO
Disminuye e1 campo austenítico. Con poco porcentaje (nenor
que e1 37.) 1a estructura es perlítica y puede transformarse
en martensítica' con grano más fino, después de1 tenple.
Con Mo mayor que 32, 1a estructura es martensítica.
Da poca forjabilidad y soldabilí
30
Mejora 1a templabilidad.
dad. Alta resistencia al desgaste en caliente o en frío;
buena resistencia a 1a fatiga y discreta resiliencia. Apro
piados para imanes Permanentes.
3. 6 TUNGSTENo (I^¡OLFRAMr0)
Disminuye e1 campo austenítico. Con porcentajes superiores
a1 L87" son aceros autotemplables. E1 temple resiste reveni.
do hasta e1 rojo oscuro.
Requiere especial cuidado en e1 forjado y en el temple. La
adición de tungsteno disminuye 1a soldabilidad. Da notable
dureza, aumento de 1a resistencia y disminución del alarga
miento. Pasando e1 27' disminuye 1a resiliencia.
3.7 VANADIO
Disminuye e1 campo austenítico. Actúa como desoxidante y
nejora 1as propiedades mecánicas. Poco sensible a1 sobre
calentamiento, aumenta la estabilidad de revenido.
De fácíl necanizado en caliente y en frío' pero muy resis
tentes a 1as deformaciones. Se sueldan empleando escorifi
cantes. Proporciona un alto 1ímite de elasticidad.
31
3.8 COBALTO
E1 cobalto se disuelve en el hierro y ensancha e1 canpo
austenítico; adenás, desplaza los puntos de transformación
A2 y A3 a temperaturas elevadas. Incrementa 1a resistencia
a 1a tracción, e1 1ímite e1ástico, la resistencia a 1a fati
Ba, 1a resistencia a1 desgaste, la resistenÓia a 1a corro
sión y a1 revenido y, aminora e1 alarganiento, 1a templabi
lidad y 1a sensibilidad a1 sobrecalentamiento. Por sus pro
piedades e1 cobalto se usa poco en 1os aceros de construc
ción, p€ro en cambio se enplea mucho en 1os de herramientas
3.9 ALUMIN]O
Se utiliza como elemento desoxidante y afinador de1 grano
en e1 proceso de fabricación del acero. Estrecha la región
austeníLica, por 1o que los aceros con más del I% de alumi
nj-o son ferríticos si e1 contenido de carbono es pequeño.
Increnenta 1a resistencia necánica en caliente, 1a resisten
cia a la corrosión. Aminora e1 alargamiento, 1a resilien
cia, la resistencia a1 desgaste y a 1a fatiga y Ia templ-a
bilidad.
3.10 TITANIO
32
Es un elemento que facilita 1a obtención de aceros conpac
tos, disminuyendo las segregaciones. Hace que 1a solidi
ficación de 1os lingotes sea acelerada. Es un enérgico
desoxidante y retrasa considerablemente e1 aumento de1 gra
no en e1 trataniento térmico a elevadas temperaturas. Por
su fuerte afinidad para e1 carbono, reduce 1a penetración
de temple, dado que e1 titanio difiulta 1a dispersión de
1os carburos y la formación de cemenLita.
33
DIAGRAMAS TEMPERATURA TIEMPO TRANSFORMACION
4.T INTRODUCCION
Para e1 estudio de 1os tratanientos térnicos, principalmen
te el- tenple, normalizado y recoiido de 1os acéros, es nuy
útit 1a representación gráfica ideada por Bain y Davenport
destacados Metalurgistas de United States Steel Corporation
Research Laboratory, llamada por unos curvá .de l-a ttStt, de
bido a su forma característica y por otros diagrana o curva
TTT (Temperatura, tiempo, transforanción) y tanbién diagra
ma de transformaciones isotérmicas de La austenita' gue se
ña1a, a diversas temperaturas, €1 tiempo necesario para que
se inicie y complete la transfornación isotérnica de 1a aus
tenita en otros constituYentes..
Se ha estudiado que la austenita se descompone en ferritay
cementita en e1 enfrianientg lento, y origina perlita fina,
bainita : martensita en el más rápido. Cono en el tratamien
to térmico se intenLan lograr estructuras netalogiáficas que
den lugar a 1as propiedades deseadas¡ €s necesario poder pre
decir 1a estructura que se formará en un cicl-o dado de tra
34
tamiento. El diagrama hierro-carbono es necesario para
esta predicción, pero no es suficiente, porque no inforna
sobre las estructuras fornadas en condiciones que no son de
equilibrio absOluto. Las transformaciones que ocurren fue
ra del- equilibrio se describen mejor nediante l-os rrDiagra
mas Temperatura-tiempo-transfornacióntr, y los trDiagramas de
enfriamiento contlnuott, que se pueden considerar como dia
gramas TTT modificados y co¡no su nonbre l-o indica, s€ refie
ren a 1a descomposición de l-a austenita en un enfriamiento
contínuo y no a una temperatura constante.
La información que proporcionan 1os diagramas TTT sólo es
vá1ida para reacciones isotérmicas, pero no cuantitativamen
te aplicabl-e a1 tenple y recocido ordinarios, porrque en e1los
e1 enfrianiento es contínuo y las descomposiciones se produ
cen en un intervalo de tenperaturas. Los diagramas TTT pue
den nodificarse para eu€, a1 menos cualitativanente, resul-'.
ten úti1es para 1as condiciones de1 enfrianiento contínuo;
se ha comprobado que los diagranas del enfriamiento contí
nuo son senejantes a 1os isotérnicos, produciéndose 1as reac
ciones perlítica y bainítica a temperaturas algo nás bajas y
necesitando nás tiempo para conpletarse.
4.2 CURVAS DE TRANSFORMACION ISOTERMICA
Las curvas TTT tienen formas nuy distintas según la conposi
35
de 1os aceros, pero fundamental"mente se pueden agruPar en
cuatro tipos: Diagramas TTT de aceros aL carbono Eutectoi
des, Diagramas TTT de aceros a1 carbono hipoeutectoides,
Diagranas TTT de los aceros hipereutectoides y Diagramas
TTT de aceros aleados.
4.2.1 Diagramas TTT de Aceros al- CArbono Eutectoides
Son los más sencillos y para comprender los principios del
emptreo de l-os diagramas TTT, consideramos algunas trayecLo
rias arbitrarias de tienpo y temperatura (Ver figura 6)
tray..toriu 1: Se enfría rápidanente 1a probeta hasta
1604C y se deja ahí durante 20 minutos. La velocidad de
enfrianiento es denasiado rápida Para que se forme perLita
a t.emperaturas más elevadasr €rt consecuencia e1 acero per
manece en la fase austenítica hasta que se pasa la tempera
tura M", en donde comi enza a formarse 1a martensita atérni
camente. Como 160eC es 1a temperatura a 1a cual la nitad
de la austenita se transforma a martensita, en 1os aceros
a1 carbono autectoides, e1 enfrianiento rápido directó con
vierte 50% de 1a estructura a martensita, Manteniendo a
1604C solamente se forma una cantidad nuy pequeña de marten
sita adicional porque en aceros al carbono sinples la trans
fornación isotérmica de La martensita solamente ocurre en
36
Temperoturo eutecto¡de
Aus leni to
Perlito t boinito
FIGURA 6* Trayectorias arbitrarias tenperatura-tienpo sobre e1 diagrana de transfornación isotérnica.
una extensión nuy l-imitada. En este punto 1 puede suponer
se eu€ r de acuerdo con 1o anterior, la estructura es mitád
hartensita y nitad austeni-ta retenida.
Trayectoria 2z En este caso, la probeta se mantiene a 2504C
durante 100 segundos. Este no es un tiempo suficientemente
largo para formar bainita, de manera que e1 segundo enfria
REED-HILL, Robert E, principios de
Ed. México, Continental . , 1.980
Metalurgia Física 2a.
p.609
37
miento rápido d_esde 2504C hasLa 1a Lernperatura ambiente
produce una estructura martensitica.
Trayectoria 3: Un mantenimiento isotérmico a 3004C durante
cerca de 500 segundos produce una estrucLura compuesta de
mitad bainita y mitad austenita. Enfriando rápidanente des
de esta tenperatura hasta 1a temperatura ambiente resulta en
una estructura final de bainita y martensita.
Trayectoria 4z Ocho segundos a 600eC convierte completamen
te a la austenita (992) en perl-ita fina. Este constituyen
te es bastante estable y no será alterado por un mantenimien
to durante un tienpo total de 104 segundos (2.8 horas) a
600eC. La estructura fina1, cuando se enfría a temperaLura
anbiente r €s perlita fina
4.2.2 Diagramas TTT de 1os ACeros Hipoeutectoides
En estos tliagramas hay otra línea más situada a l-a izquier
da y por encima de la curva de iniciación de los diagranas
eutectoides y que corresponden a la iniciación de 1a preci
pitación de 1a ferrita, A3. Esta zona de transformación
previa es mayor cuanto menor sea el- contenido de carbono
(ver figura 7)
38
Tenroeroturo mds olto opuede formor lo lerri
que
Sobre esto lineose comien¿o oformor lo fenitopfoeut
900
800m
700
600
500
¿loo
300
200
loo
O
Temperoturoeutecloide
T ( oc)
0.5 I lo3 ro4
t ( seg)
FIGURA 7*. Diagrama de transfornación isotérnica para unacero hipoteutoide: 0.352 carbono, 0.372 manga
neso.
En la figura 8 se muestran tres trayectorias de enfriamien
to, arbitrarias para indicar e1 significado co¡npleto de to
das las llneas mostradas. En cada casor s€ supone que las
probetas son austenizadas a 8404C, 1o cual es unos 40aC por
encina de la tenperatura a la cual la ferrita es capaz de
formarse prinero en esta co¡nposición.
Trayectoria 1: Se supone que la probeta se enfría instantá
neamente a 750oC y se mantiene a esta temperatura por una
REED-HILL, op. cit, p 646.
t06t05too
39 Unlnnidod Aufooomo de Occidcntr
S¡cclón liblioteo
n Austenito / A3
Ferrito + oustenito
Comienzo lo perlilo
1r') *
hora. Durante el- priner segundo de este tratamiento isotér
mico, 1a estructura pernanece completanente austenítica, pe
ro al- final de este segundo la curva que designa e1 comien
zo de la nucleación es cruzada conenzando a fornarse 1a fe
rrita. Desde este punto al final de 10.000 seg (2.8 horas)
la estructura queda en la región de dos fases austenita-fe
rrita. Debido a la gran cantidad de tienpo a esta tempera
turar la cantidad de ferrita fornada deberá ser nuy cerca de
la pronosticada por el diagrana de equilibrio para esta tem
peratura. No se fornará perlita porque todavía nos encon
tramos por enóima de 1a tenperatura eutectoide (723eC) - En
e1 diagrama se completa l-a trayectoria I por-un enfrianien
to a temperatura anbiente, 1o cual transfornará cualquier
austenita dejada 7504C casi completamente a martensita' por
1o que puede suponerse que la estructura final consiste de
ferrita y martensita.
Trayectoria 2z Se supone que 1a probeta es transformada
isotérnicamente a una temperatura por abajo de la eutectoi
de, y para este propósito se ha selecóionado 6504C. debido
a la á 1a -extrema rapidez con gue se forma la ferrita des
de la austenita en esta zona de temPeratura ni siquiera un
enfrianiento muy rápido (Tienpo de enfriamiento menor de 0.5
segundos) puede suprimir 1á fórnacíón de algo de ferri
ta durante e1 enfriani-ento. Como resultado, 1a probeta co
40
mienza su transformaci-ón isotérmica col¡lo una mezcla de fe
rrita y es muy rápida también y la últina conienza a for
marse de inmediato. Durante este período, desde unos 0.5
segundos (e1 supuesto comienzo de 1a transformación) hasta
e1 final de 100 segundos,_'1a austenita se transforma en
perlita. Puede suponerse que La probeta es conpletamente
transfornada al- final de 100 segundos y que consiste de una
mezcla de ferrita y perlita. El enfriamiento a la tenpera
tura ambiente a cualquier vel-ocidad de enfriamiento normal
no cambia esta estructura.
Trayectoria 3: La gran rapidez con que se forman la perl-i
ta y la ferrita en 1a aleación particul-ar bajo considera
ción inpide 1-a fornación de una microestructura que sea to
da bainítica. un enf riamiento rápido que t o dr',e aún un pe
ríodo tan corto cono 0.5 segundos para alcanzat 400eC pasa
todavía por las líneas que designan el comienzo de las trans
formaciones ferritica y perl-ítica. Esta probeta enfriada
rápidamente y mantenlda a 4004C por unos 100 segundos con
tiener €tr consecuencia, bainita mezclada con una nequeña
cantidad de ferrita y perlita. Por últlmor ürl enfriamiento
rápido hasta 1a temperatura anbiente deberá producir una
probeta endurecida conteniendo un elevado porcentaje de mar
tensita, pero también con pequeños porcentajes inevitables
de ferrita. y perlita.
4L
T (oC)
900
800
700
600
500
400
300
200
Temoeroluro mos ollo o loAustenito Cuol puede fo¡morse
lo ferlritq----
-;l*/ Termino lo
\ tro.nsforrnocion
C==-I Comienzo loI tronlomocionI perlitico,
Ii Termino loI trcrsformocionI perlilico
It
II
I
-- Mr-\--T--M50 t
-MgO
I
l¡I
I
I
I
boinilo 3l z
I
I
I
I
I
I
I
Ferriro. llltÍjl?.nri,oy Perrr¡o
t (seg)o.5 | lo loo
roolo6
FIGURA 8* Trayectorias arbitrarias tenperatura-tienpo sobre e1 diagrana isotérnico.
4.2.3 Diagramas TTT de 1os Aceros Hipereutectoides
Tanbién en estos diagramas hay otra l-lnea situada a la íz
quierda y por encina de la curva de transforrnación de la
austenita y que en este caso corresponde a la iniciación
de l-a precipitación de 1a cementita (ver figura 9).
Un análisis similar al descrito para 1os diagramas hipoeu
tr REED-HILL, op cit, p. 6L6
42
tectoides, puede ejecutarse Para
des nostrados en l-a f igura. La
l-a naturaleza de1 constituYente
lugar de ferrita.
los aceros hiPereutectoi
diferencia princiPal será
proeutectoide, cenentita en
4.2.4 Diagramas TTT de Aceros Al-eados
Los aleantes producen generalmente un desplazaniento de las
curvas hacia la derecha en proporción a su porcentaje; con
excepción de1 cobal-to que la despl-aza hacia 1a izquierda.
La figura 10, por ejemplo refleja claramente 1a influencia
que tiene l-a composición y e1 porcentaje de elenentos de a
leación sobre l-a velocidad crítica de temple. En esta figu
ra se observa que las curvas de la frstf se despLazan hacia
Ia derecha a1 aumentar el porcentaje de1 manganeso y cromo
y, por tanto, las velocidades críticas de temple disminuyen
a1 aumentar e1 contenido de elementos de aleación. Como un
ejenplo, consideramos e1 acero designado AISI 4340 (ver fi
gura 11).
Una característica significativa de1 diagrana de transforna
ción de este acero es que tanto la transfornación de la per
lita como 1a de la bainita exhiben salientes en forna de
naÉiz. En e1 sáliente superior, €1 diagrana muestra que e1
tienpo nínimo requerido para formar una cantidad visible
43
Temoe¡oturo mos ollo o lo quecemenl¡toformo lo
Sobre esto lineocomienzo o formorsels qs¡sntitooroeutecloide
Temperoturoa¡tectoide
T (oC)
600
500
400
300
200
roo
o
FIGURA 9* Diagrama de transfornación isotérmica para un
acero hipereutectoide: 1. l-32 carbono, 0.302 man
ganeso.
de ferrita proeutectoide es de unos 200 segundos (6504C) 'y precisamente por debajo de esta temperatura el tiénpo ní
nimo para formar perlita es algo más de l-.800 segundos (30
minutos). De la misna manera, el tiempo níni¡no para 1a for
mación de una cantidad visible de bainita es f-igeranente so
bre 10 segundos a 4504C.
4.3 DIAGRAMAS DE ENFRIAMIENTO CONTINUO
El diagrama de transformación isotérmica es. una herramien
900
800
700
to3roo
44
Ausienilo + cementilo
Termino lo reoccion perl¡t¡co
ienzo lo reoccion oerlilico
Comienzo lo reoccion boinilico
t (seq)
'F REED-HILL, op. cit, p. 615
-t o7
'̂a ).3'Oo/^ de Mn
Toc7OO r- O.60"/" C = O,37o/o
600
500
400
700
600
s00
400
700
600
500
400
segun0os
FIGURA 10* Curvas de la rf srr de tres aceros de O-60Z de
carbono y contenidos variables de manganego'y de tres aceros de O.372 de carbono y contenidos variabl-es de cromo.
ta valiosa para estudiar 1a dependencia de 1as transforma
ciones y 1a temperatura. Sin enbargo, las relaciones tem
peratura-tiempo delineadas sobre un diagrama de transforma
ción isotérnica, son aplicables estrictamente só1o a 1as
transformaciones efectuadas a tenperatura constante. Infor
Lunadanente muy pocos tratanientos térnicos comerciales
ocurren de esta manera. En todos los casos se calienta el
!F APRAIZ BARREIR0, op. cit, p. 168
45
,z - b'zz'/4Y¿ \ ).9tc ¡de Mn
Temoeroluro eulecloide
y ferrifo
Austeni to
^-ééé'zlAuslenito (y boinito\\ __-
T loa\800
700
600
500
400
300
200
too
o
t (dq)
FIGURA 1 1* Diagrana de transformación isotérnica de un acero de baja aleación (4340): 0.422 de carbono,0.782 de manganeso, 1.792 de níquel 0.802, 0.332de molibdeno. Tamaño de grano 7.8. Austenitizadoa 15504F (8434C).
e1 netal hasta la zorra austenítica y entonces se enfría con
tínuanente hasta 1a temperatura ambiente, variando 1a veto
cidad de1 erifriamiento con el- tifo de trataniento y con e1
tamaño y forna de la píeza.
63s
46
REED-HILL, op. cit,
La diferencia entre los diagramas de transfornación iso
térmica y 1os diagramas de enfriamiento contínuo se compren
de mejor comparando estas dos formas para un acero eutectoi
de, por la sencíLLez de su diagrana. Es de anotar que la r)
diferencia es pequeña y se ha observado Qu€, en el- enfria
miento contínuo de un acero, las transformaciones enpiezan
a temperaturas un poco nás bajas que las que resulLarían si
se aplicaran 1as curvas de enfriamiento isotérmico. Las
curvas de enfrianiento contínuo son tan similares, que los
diagramas TTT sirven generalmente para dar una idea Euy a
proximada de 1a naturaleza de las transformaciones que ocu
rren en 1os enfriamientos :contínuos.
En la figura L2 se muestran los diagranas TTT y de enfria
miento contínuo del acero eutectoide.
Consideremos 1a curva 1, después de seis segundos aproxima
damente, 1a curva cr uza 1a 1ínea que indica 1a iniclación
dé 1a transf ormación,: punL.ci a. La muestra enf riada contí
riuanénte necesita nás tienpo antes que pueda e¡npezar la
tranÉf ornación. . Como en, e1 -enf riamiento contslnuci'un aunen
to del tienpo estáasociado con'una cdida de tenperaLura'
e1 punto en que comi enza realmente 1a transfornación queda
a la derecha y por debajo de a, (punto b).
47
De La misma nanera se puéé demostrar que al final de 1a
transformación perlítica' punto d, es abatido hacia abajo
y hacia la derecha de1 punto c. Cono se v€r en este dia
grama no aparece 1a reacción bainítica en el enfriamiento
contínuo. Esto no es difícil- de conprender, ya que como
decíamos, 1a bainíta es un producto típico de las trans
formaciones isotérnicas.
Como muestra la curva 2r la probeta está en l-a región bai
nítica un tiempo denasiado corto para permitir que se for
me una cantidad apreciable de bainita.
En general conociendo la curva TTT, puede predecirse 1a cur
va de enfriamiento contínuo, teniendo en cuenta que las
transfornaciones ocurren a tenperaturas nás bajas y a tiem
pos mayores. La rata de enfriamiento depende, obvíamente'
delmedio de enfriamiento (ver figura 13). La curva A repre
senta un enfiramiento lento en el horno en 1a cual Ia trans
fornación tiene lugar a una témperatura cercana a A1 formán
dose perl-ita laminar gruesa.
La condición de enfriamiento indicada por la curva B repre
senta 1o que debe esperarse con un enfrianiento al aire don
de se forma una perlita más fina que en e1 enfriamiento A.
E1 enfriamiento C en aceite provee una estructura sorbítica.
48
FIGURA LzX
Un enfriamiento descrito por l-a curva C pernite que se ini
cie la formación de perlita fina, pero cono el tiempo es in
suficiente en e1 rango superior de tenperatura, no se com
pleta la transfornación, y parte de la austenita se trans
REED-HILL, op cit. p. 622
Diagrana TTT (trazofriamiento contínuoeutectoide.
punteado). Diagrama de en(ttazo contínuo) de1 acero
Untnrldod rulonomo do 0tddcnlr
Sección Eibliotem
49
forma en martensita a la tenperatura más baja. En estas
condiciones 1a transfornación ocurrerde cierta manera' en
dos etapas y se 1e denomina transformación dividida. En
estas transformaciones ta¡nbién pueden obteirsrse estructuras
de perlita, bainita y martensita a la vez.
Cuando e1 enfrianientO es suficientemente rápido, ta1 como
el indicado por la curva Er la transforanción no ocurre has
ta que no al-canza la tenperatura M", y la estructura será
martensítica. E1 acero queda compl-etamente tenplado.
Para que esto suceda, €1 enfrianiento tiene que ser rápido
para que no ocurran otras transformaciones ' 1a velocidad mí
nima es 1a representada por la curva F, que es prácticanen
te tangente a la curva de iniciación de 1a transfornaci6n.
Esta es la llamada ttvelocidad crítica de Tenpl-ett. una ve
locidad nenor pernitirá la formación de sorbita o troostita'
dando un temple defectuoso. Cono es evidente cada acero
particular tiene una velocidad crítica de temple deternina
da. Sabiendo que 1os aleantes desplazan e1 diagrana hacia
1a derecha, aumenLando 1os tienpos de transfomación, también
disminuyen la velocidad crítica de tenple, haciendo a1 ace
ro más fáci1 de templar y dando una distribución de dureza
nás uniforne.
En la figura L4 se muestra la transfornación durante el en
50
FIGURA 13* Variación de 1a microestructura en función de
la velocidad de enfrianiento Para un acero eu
tectoide.
frianiento contínuo para e1 acero AISI 4340. En esta figu
ra es aparente que cualquier velocidad de enfriamiento que
lleve el acero hasta la temperatura anbiente en menos de 90
segundos produce una estructura martensltica.
En el diagrama Ptu acero
riormente, no se forman
a1 carbono simpl-e considerado ante
cantidades medibles de bainita du
REED_HILL, 9p cit, p. 624
51
-\.<-O.JJ.C/rc,--<+. E\-*
M¡rte¡dt¡ i- U¡roit¡ t b.ll!.ll¡-+f¿rlt p.rlit¡
I lfcrrtt. ¡ t-
oa
IoAEütr
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Tls¡¡po, c¡ ¡¿tu¡do¡
FIGIJRA 14r+ Diagrarna de enfriamiento contínuo para acero 4340,
rante el enfrianiento contlnuo debido a que 1a región de la
transformaiión de 1a perlita se extiende sobre 1a región..
bainítica correspondiente. En e1 presente acero aleado, e1
saliente de 1a bainita se .extiende más allá del saliente de
la perlita, haciendo posible de esLa manera la formación de
1a bainita en e1 enfrianiento contínuo. Las estructuras po
sibles que se pueden obtener en esta aleación con diferentes
velocidades de enfriamiento se muestran en 1a parte Ínferior
de1 diagrama.
REED HILL, oP ciL, P. 636
52
5 TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
5.1 GENERALIDADES
Las herramientas de acero varían enormemente en complejidad'
desde sinples objetos tales como desarmadores o buriles has
ta construcciones complicadas tales como noldes progresivos 'mol-des para fundición a presión de cavidadee multiples o
moldes para p1ástico. Para asegurar que 1as herramientas
tengan larga vida, es nuy inportante la selección de la ca
lidad de1 acero y el trataniento térnico apropiado. Esto
resulta nás evidente a medida que e1 costo de fabricación
de las herranientas y su mantenimiento en operación se hace
más costoso.
La ejecución de tratamiento térnico permite lograr 1as nás
distintas características de1 hierro y E¡us aleaciones, así
cono también de muchos metales. En consecuencia dichos tra
tanientos tienen una irnportancia primordial en 1as distin
tas fases de fabricación de 1a industria moderna e igual
mente 1a cantidad de procedinientos en 1os tratamientos son
muy nunerosos y variados según el- fin que se pretende al
53
canzal-. La gran cantidad de tratamientos térnicos, 1as
distintas aleaciones y 1as diferentes exigencias técnicas
requieren soluciones y conocinientos profundos en 1a nate
ria.
E1 trataniento térmico pretende endurecer o ablandar, elimi
nar las consecuencias de un mecanizado, nodificar total o
parcialnente las características mecánicas. La definición
de tratanientos térnicos dada en Metales Handbook, según
Avner2, dice: Es el proceso en que el acero, en estado sóli
do, es sometido a uno o varios ciclos de calentamiento y en
friamiento para variar alguna o a1-gunas de sus propiedades
en la forma deseada.
En el trataniento térnico del acero hay tres factores funda
mentales que controlan 1os resultados:
a La tenperatura a la cual se debe calentar e1 acero
b El tienpo que debe permanecer a esa temperatura
c La velocidad a la cual debe enfriarse desde 1a tenperatu
ra de permanencia
Para controlar adecuadanente esLaɡ variables es necesario
conocer: 1a composición del acero, los tratanientoa térmicos
y mecánicos que ha experinentado previamente, e1 tanaño y
forna de la pieza, 1-as propiedades que se desean obtener '
2 AVI.¡ER, Sydrey. Introúrciar a la lbtaltrgia Fldca ed. l$f. p. ?52
54
esLo es, e1 propósito de trataniento a efectuarse. La com
posición de1 acero es indispensable para seleccionar 1a tem
peratura de permanencia, de acuerdo con eL diagrama hierro-
cenentita. Prinero que todo hay que controlar el calenta
miento, l-as piezas de poco espesor y fornas sencillas se
pueden introducir al horno caliente (hasta unos 8004C). En
cambio 1as piezas grúesas noi nó es recomendable introducir
piezas frías de más de 20 mn. de diánetro en hornos cuya
temperatura sea superior a 350eC, porque ela rero f río es
poco plástico, no adnite deformación y las tensiones que se
crean puden originar distorciones o grietas.
En 1os tratamientos donde se requiere austenizaciónr' es ne
cesario alcanzar una tetrperatura ligeramente nás elevada
que la crítica superior, para conseguir que toda la masa
quede austenítica. E1 normalízado debe sobrepasar l-a tenpe
ratura en unos 60aCr €D e1 recocido unos 50aC y en el tem
ple unos 304C. Para lograr que toda la píeza quede auste
níLica, e1 acero debe permanecer a La temperatura seleccio
nada durante un cierto tiempo.
El tiempo de permanencia depende del tanaño (grosor) de la
pieza, clase de acero y de1 medio de calentamiento. Es nás
largo el tienpo en un horno de mufLa que en un baño de sa
1es.
55
Los tiempos de permanencia se discutirán para cada tipo
de tratamienLo.
Cono la difusión de1 carbono es mucho más rápida a alta t
temperatura, en general, para reducir e1 tienpo de calenta
miento podría efectuarse e1 tratamiento a temperaturas nuy
superiores a 1a crítica, pero estos calentamientos hacen
crecer exageradamente e1 grano y aún, pueden provocar la
oxidación si se sobrepasa demasiado la temperatura de aus
teni2ación; por eso es nejor prolongar la duración del- ca
lentamiento y hacerlo a temperaturas noderadas.
En concl-usión, Los factores que determinan 1os tratamien
tos térmicos, tienen influencias nuy diversas y debeñ ser
tenidas en cuenta tanto los factores técnicos como los eco
nómicos, ya que generalmente existen varias soluciones. E1
tratamiento Lérmico está determinado por 1as característi
cas del acero y por las exigencias de 1a pleza terminada,
es decir, depende de las características de l-a pieza, de sus
dimensiones, de su forma geométrica y de su estado de super
ficie. Finalmente hay que tener presente que el Lratamien
to térnico se efectúa generalmente con piezas ya terminadas
y como últina fase de fabricación, de manera que las fallas
son generalmente nuy costosas cono en el- caso de natrices
o moldes.
56
5.2 NORMALIZADO
Este trataniento tanbién se denonina ilRecocido de Normaliza
cióntt; consiste en calentar e1 acero a una temperatura un
poco por encima del punto superior de transfornación (AS o
A.r) , seguido de un enfrianiento en aire tranquilo.
Por medio del normaLizado se busca en e1 acero un mejoranien
to de la naquinabilidad, el refinaniento del grano, 1a hono
geni zaci|n y la nodificación de las tensiones residuales ge
neradas por enfrianientos o calentamientos irregulares en un
trataniento ánterior. Los productos forjados, 1as piezas co
ladas y e1 acero laminado en caliente se normalizan, corrien
temente, para que se produzca una estrugtura más uniforne
gü€, generalnente mejora sus propiedades y conduce a un re
sultado mejor en cualquier trataúriento térnico posterior.
5.2.I Procedimiento
Se distinguen en este tratamiento tres etapas importantes:
calentamiento, pernanencia y enfrianiento, como se ve en 1a
figura 15.
5.2.L.I Calentaniento
Las piezas que van a ser normalizadas r s€ deben calentar a
57
FIGURA 15* Curso de la tenperaturanalización.
en e1 recoCido de nor
una temperatura de 30 a 60eC por encina de la temperatura
crítica superior.
Para 1os aceros al carbono, las tenperaturas usuales en el
normalizado se muestran en l-a tabla 1.
La velocidad de calentamientor €o generalr Do es crítica
para e1 normalízad,o, sin enbargo en las pattes que tengan.
grandes variaciones de sección, 1os esfuerzos pueden cau
sar distorsión, Por eso una buena práctica de nornalizado
requiere que 1a pieza se cal-iente uniformemente haita la
temperatura de tratamiento.
Una tenperatura de normalización excesivanente alta es per
judicial, especialmente en 1os aceros de uso general r €o
58
* I,INKE y SCüRMI, op. ciF. P. %
TABLA 1* Tenperaturas usualesaceros a1 carbono
en el normalizado de los
CONTENIDO DE
DEL ACERO EN
CARBONO
PORCENTAJE
TEMPERATURA DE NORMALI
ZADO EN GRADOS CENTIG.
0,100, 20
0,300,400, 50
0, 60
0, 70
0,800,90
93s
910
880
860
840
820
810
800
785
Servicio Nacional de Aprendizaie'quinas herramienLas y troqueleríacos rrSLrt, ttSett, sp, p. 9
Modulo Básico de Má
, tratamientos térmi
peorando 1a estructura y 1as consiguientes propiedades mecá
nicas, como consecuencia del embastecimiento de1 grano pro
ducido por e1 sobrecalentaniento.
5.2.1.2 Permanencia
E1 tiempo de
que debe ser
sostenimiento sól-o es crítico en e1 sentido de
suficiente para producir homogenización. Gene
Uniwridod - ¡¡ir,rrorno do 0tckhnt¡Sección Bibliofeco
s9
ralmenE 10 que se necesita es que la temPeratura se haga
uniforme en toda la masa y se logre la austenización.
Dependiendo de 1a rapidez con que se haya efectuado el ca
lentaniento del material, €l e1 nornalj-zado este tienpo es
general-mente corto. Así, si éste ae rea]-í26 lentamente,
la permanencia debe ser corta' pero si se calentaron las
piezas con rapidez, el tiempo de pernanencia en el- horno
debe ser mayor, con el fin de que todo el naterial- alcance
Ia temperatura de normal ízado
Los fabricantes de aceros suelen recomendar 1as temperatu
ras de calentamiento y el tiempo de pernanencia. Sin embar
go generalmente, cuando se usan hornos de cámara se emplea
un tienpo de calentamiento alrededor de 20 ninutos por ca
da 20 mm. de espesor o diánetro de1 naterial y usando hor
nos de baños el- tienpo de calentamiento es menor'
En la figura l-6 se presentan los tienpos de permanencia en
hornos de cánara y de baño, de acuerdo al- tanaño de las Pie
zas. Si 8e está tratando un redondo de 40nm' el tienpo en un
horno de cánara es tle 10 ninutos y en el baño de sales, 6
minutos.
60
__L""4
o,sf
E
o'6c:Ao-
oooE
Eot-
FIGURA 16* TienPos de Permanencia' de baño.
5.2.r.3 Enf r ianiento
Enel normalizado, 1a velocidad
que el temPle Y nás ráPida que
Diometro (mm)
en hornos de cámara Y
enfriamiento es nás lento
el- recocido.
de
en
El_ térnino ttEnfriamiento a1 aireft es obvio que solo tiene
unsignificado linitado sin conexión con el- tamaño de la pie
za.'Una sección delgada, digamos de un milímetro se enfria
rát mucho nás rápido que una de 10mn. El enf riamiento .al ai
re (desde 1a temperatura de nornal-ización) de una sección
It Servicio Nacional de Aprendizaje, op' cit, P' 10
61
delgada
p1ar1o
peraba
deacerodealtaomediatempl-abilidadpuédeten
reintroduciendo una condición indeseable que se es
elininar con e1 normaLizado '
por otro lado, el enfriamiento al- aire de una píeza grande
de un acero poco tenplable y con alto carbono pernitirá la
precipitación de carburos en 1os línites de grano de 1a aus
tenita y la estructura resultante puede ser tan indeseable
como Ia que se quería elininar. Por estas razones el pro
cedimiento de enfrianiento durante e1 nornalizado se debe
seleccionar de acuerdo con la templabilidad del acero y e1
tanaño de 1a pieza tratada; no ae debe limitar al- tfenfria
niento al airett que establece 1a definición.
5.2.2 APlicaciones
El_ normalizado se aplica generalmente a los aceros con con
tenidos de carbono hasta o,5z que han sufrido trabajos en
frío o en caliente tales como laninación o forja. Los ace
ros de construcción; fuertemente aleados que hayan sido so
metidos a forjado, etc. deberán nornalizarse y recocerse'
dadoqueporefectosdeloselenentosaleantes,lasestruc
turas, Producto de1 normalizado, son intermedias' 1o que
puedeprovocarlaroturacuandoel-naterialessometidoa
temple. El normalizado regenera el Srano y el recocido ha
ce que 1a estructura sea perlítica-ferrita, idonea para so
62
neterse a LemPle.
Para 1os aceros de herra¡nientas de alta y mediana aleación,
que templan al aire, oo es recomendable la nor¡nalización.
Así nistro, es frecuente aplicar una normal-ización a las so1
daduras de piezas conplicadas, porgue 1os cordones presentan
1as propiedades de una estructura bruta de coladar gü€ se
manifiestan en decrecimiento de 1a resistencia a 1a trac
ción, de1 alarganiento y de l-a resiliencia y el aumento de
1a sensibil-idad a Las entalladuras.
5.3 RECoCTD0
Con esLe nombre se conocen varios tratamientos cuyo objeti
vo principal es ablandar al acero; otras veces también se
desea adenás regenerar su estructura o elininar tensiones
internas.
Los aceros, especialmente los de herrathientas ¡ €tr bruto o en
condición ttnaturalft, esto es como salen de laninación o de
forja, no son adecuados para 1a fabricación, pués general
mente son demasiado duros y no tienen la microeatructura
apropiada. Recorde¡nos gue 1os principalee nétodos de fabri
63
bricación en que se utiliza acero sólido son 1a conforma
ción en frío y el naquinado. La primera incl-uye doblado,
punzonado, troquelado, ernbutición profunda, cabeceado, re
pujado y en general- todos Los ¡nétodos de fabricación sin
arranque de viruta. El naquinado incluye procesos de corte
o arranque de viruta tales cono e1 torneado, taladrado, fre
sado, cepillado, roscado, etc. El requerimiento Para fácil
fabricación es sobre todo, baja dureza aunque a veces la
microestructura es más importante que 1a poca dureza.
El recocido conslste en general, €D calentar e1 acero has
ta una temperatura adecuada, dejar permanecer un deternina
do tienpo y enfriar correctamente con e1 fin primordial de
ablandarlo. Antiguamente se creía que 1a dureza era propor
cional a Ia velocidad de enfriamiento. Hoy se sabe que es
to no es así necesarianente, Pües 1a transfornación de 1a
austenita en un acero depende de su composición y microes
tructura (Diagrama TTT) 1os cuales deterninan l-as condicio
nes de enfriamiento para el- tenple y por consiguienLe para
el recocido, por ello no debe perderse de vista que el re
cocido íntimanente con e1 diagrana de transfornación del
respectivo acero. No basta entonces con e1 enfrianiento
lento sino que se deben tener en cuenta otros factores ta
1es como temperatura de calentaniento, velocidad óptima de
enfrianiento lento y temperatura de transfornación.
64
En 1a práctica se pueden usar ciclos térnicos específicos
de una variedad casi infinita para lograr los flnes que se
buscan en e1 recocido. Estos ciclos caen dentro de varias
categorías que se pueden clasificar de acuerdo con la ten
peratura hasta La que se calienta el netal- y el método de
enf rianiento usado. El- recocido puede ser Itsubcríticott
cuando la máxina tenperatura puede estar por debajo de 1a
crítj-ca inf erior A1; ttlntercríticott cuando está encina de
A1 pero por debajo de A3 ó Ae, yttde austenización completarl
cuando está por encima de A3. En la figura L7 se muestran
esquemáticamente estos tratamientos. Finalmente existe e1
recocido isotérmico que se tratará más adelante en el capí
tulo correspondiente a 1os tratanientos isotérmicos.
En ciertas condíciones se pueden combinar dos o nás de ta
les ciclos o se usan en sucesion'. para un resultado eepecí
fico. Por tantor €tr 1a práctica industriaL resultan varia
dos procesos 1os que estudiaremos a continuación con a1gún
deta11e, tratando de ubicarl-os se8ún 1a clasificación dada
anteriormente.
5.3.1 Recocido subcrítico o de elininación de tensiones.
POr nedio de este tratamiento se elininan las tensiones in
ternas del material y se aunenta su ductilidad. E1 calen
65
FIGURA 17* RePresentaciónpara un acerotercrítico conausteni zaciín
tamiento se hace Por debajo de la
rior (ver figura 18)' no teniendo
locidad de enfriamiento, Pudiendo
re el acero sin que se endurezca.
VALENCIA, Asdrúva1.de los Metales.1.986, P. 242
esquemática de algunas recocidoshipoteutoide a) subcrítico b) intiansformación isotérnica c)con
conpleta y enfriamiento 1ento.
Eemperatura crítica infe
tanta imPortancia 1a ve
incluso enfriarse al ai
Cuando el acero se naquina, se deforna plásticanente y de
muchas otras maneras, pueden inducir esfuerzos en :J'a super
ficies trabajadas en frío. Estas tensiones pueden originar
un aumento de dureza que hace cada vez más dificil el traba
Tecnología de1 tratamiento térnicoMede1lín, Universidad de Antioquia'
66
jo contínuo de1 acero; adenás, pueden causar 1a distorsión
del acero durante 1as operaciones posteriores de tratanien
to térmico, €s por el-1o que se deben reducir mediante un
recocido de alivio de tensiones. Generalnente no se inten
ta eliminar esas tensiones, o reducirlas en una cantidad
específica. La definición operacional de este trataniento
requiere reducirlas a un nivel donde 1a píeza o estructura
realice 1a función asignada sin distorsión intolerable o
fa1la prematura.
En el- recocido de alivio de tensiones, l-a Lemperatura es
más potente que el tienpo. Las tenperaturas que se usan pa
ra l-os aceros al carbono y de baja aleación están entre 550
y 6504C para los aceros rápidos y los de trabajo en calien
t€, entre 600 y 750eC, pero la mayoría de 1as veces este
tratamienLo se hace a temperaturas, sQ hacen de temperaturas
tan bajas como 48OaC. El tiempo es normalmente de 1 a 2 ho
ras.
Para no volver a inducir tensiones térmicas durante el en
frianiento, es buena práctica dejar enfriar lentamente en e1
horno hasta unos 50OeC y luego enfiiar al aire. Si las pie
zas son grandes y complicadas esto debe hacerse hasta unos
3004C. En 1os aceros ternpl-ados y revenidos este recocido se
puede hacer a una tenperatura de 25eC por debajo de la ten
67
800T(oC )
600
FIGURA 18* Curso de la temperatura en e1 recocido de eliminaci-ón de Lensiones.
peratura de revenido.
En las piezas soldadas es muy inportante e1 recocido de e1i
minación de tensiones las que se originan en La zona afecta
da por el calor y que pueden llegar a agrietar la píeza si
esta no se recuece antes de ponerla al servicio.
5.3.1 . 1 Recocido de Ablandamiento
tratamiento de recocido más generali zado para lograr
jor naquinabilidad de1 acero.
Este:trataúienLo se rea]-j-za a una tenperatura próxina a 1a
I¡ANKE y SHCRAMM,oP cit, P. 106
Es el
la me
68
oz
\
o
-".7-"'L
tiempo
crítica de transfornación
ríodo capaz de lograr una
de temperatura en toda 1a
enfriarlo lento hasta los
Ac1, manteniéndola durante un Pe
total y comPleta hoqogenizací6n
masa. Seguidanente se Procede a
6004C, e1 resto se teaLíza al aire
Se hace observar que este
Los de forja, para ello es
recocido de normalización,
abl-andaniento.
trataniento no elimina 1-os def ec
necesario someter el acero a un
antes de someLerlo a1 recocido de
Deberán respetarse a1 máxino 1as temperaturas en todos l-os
casos, puesto que un aumento que hiciese aLcanzar el punto
crítico de transformación daría como resultado una dureza
superior a 1a estipulada de recocido.
5.3.L.2 Recocido contra Acritud ó de Recristalj-zacj-'n
Cuando e1 acero de bajo carbono se deforma en frío especial-
mente por laminación o estirado' aunenta su resisLencia y
dureza disminuyendo su habilidad para soportar más deforma
ción. Para laminar o estirar nuevanente al- material se le
hace un recocido de recristalización, este se reatíza calen
tando a temperaturas superiores a 550oC, con e1 recocido a
estas temperaturas (550 6504C) ocurre l-a recristalización
de 1a ferrita, apareciendo nuevos cristales poliédricos nás
Univclsidud , uiLoomo de Occldcnh
Sección 8ib!ioteco
69
dúctiles que 1os Prinitivos.
E1 tiempo de permanencia a La temperatura ea nornalnente
de L/2 hora. La estructura que se origina depende del ta
maño de1 grano original. La cantidad de trabajo en frío
es decisiva sobre 1a tenperatura de recristalización, nien
tras nás grande, menor es 1a tenperatura necesaria.
5.3.1 .3 Recocido Brillante
Este es un recocido (en general de recristalización) efec
tuado en condiciones tales que se obtiene una superficie
brillante, libre de óxidos.
Todos l-os recocidos que se estudiarán aquí, se hacen nornal
mente a1 aire. El oxigeno del aire reacciona fuertemente
con 1a superficie del acero por encina de 5004C formando
una capa de óxido que aumenta con la temperatura y el tien
po.
Se puede evitar la oxidación por 1os siguientes métodos:
a Recocido en atnósferas protectoras (8as inerte) como ni
trógeno o gases raros (Argón por ejenpl-o), o con C0 contro
lado.
b. Recocido en atm6feras reductoras ' como hidrógeno o un gas
70
con hidrógeno (por ejemplo amoníaco disociado 2NH3 3HZ +
N2), el- recocido debe ser corto por e1 peligro de descarbu
ración.
c Recocido en baño de sales neutras.
5.3. 1 .4 Recocido Globular
En ocasiones para obtener en los aceros al carbono y de ba
ja aleación una estructura gl-obular de Euy baja durezar €o
cierto modo parecida a la que se obtiene en e1 recocido g1o
bular de austenización inconpleta (Intercrítico), se somete
a los aceros a un calentamiento a tenperaturas inferiores
pero nuy próxinas a la crítica Ac1, debiendo luego enfriar
se e1 acero lentamente en el horno.
Norüalmente se requiere un tiempo de calentaniento largo,
pero l-a producción de una estructura esferoidal (carburos
esferoidal-es en una matriz ferrítica) se logra si se parte
de martensita, bainita o perlita muy fina. Cuando la es
tructura es perlita normal o gruesa, 1a esferoidización com
pleta por recocido subcrítico requiere de tiempos de calen
tamiento extremadamente largos (dlas) 1o que 1o hace poco
práctico.
5.3.2 REcocido Intercrítico
7L
El fín que se persigue con estos recocidos es obtener l-a
menor dureza posible y una estructura microscópica favora
ble para mecanizado de las piezas. Por nedio de estos tra
tamientos se consigue con bastante facilidad en 1os aceros
hipereutectoides que la cementita y 1os carburos de alea
ción adopten una disposición más o nenos globular dando pa
ra cada conposición una dureza muy inferior a cualquier otra
microestructura, incluso 1a perlita laminar.
En los aceros hipoeutectoides es algo nás difíci1 obtener
estructuras globulares, que por otra parte no tienen en ge
neral- tanto interés cono en 1os aceros hipereutectoides.
Sin enbargo con permanencias prolongadas y oscilaciones de
temperatura se consigue también en los aceros de bajo conte
nido de carbono esas estructuras.
5. 3. 2. I Recocido de Austenización Incompleta.
Para acel-erar e1 proceso de recocido, sobre todo en Los ace
ros de herramientas de baja aleación se usa en muchas oca
siones este tipo de tratamiento.
En este caso se cal-ienta por encina de A.1 para formar auste
nita.'Con el fin de que esta austenita se transformeen esfe
rulitar s€ procura que sea 1o más heterogénea posible pués
72
se sabe que nientras más homogenea sea la estructura de1 a
cero austenizado, nás conpletamente laninar será 1a estruc
tura de1 acero recocido. E inversamente nientras nás hete
rogénea sea 1a estructura austenítica más globular será la
estructura de 1os carburos del- acero recocido, Por el-1o
todos 1os factores que incrementan 1a heterogeneidad de 1a
austenita contribuirán a promover l-a esferoidización.
Es sabido que la temperatura de austeni zací6n es el paráne
tro que controla 1os productos de transformación laninares
o esferoidales, mientras nás baja sea das heterogenea es 1a
austenita, por e11o, para 1a globulización se acostunbra
austenizar a tenperaturas que estén a menos de 50eC por enci
ma de A.1 (ver figura 19),
Debe tenerse en cuenta que si el acero contiene elementos
formadores de carburos, no es tan grande la necesidad de aus
tenizar a una temperatura próxina a A.1. Es más, en l-os ace
ros de alto carbono y alta aleación sienpre hay una estruc
tura esferoidal (o al menos en partícul-as y no laminar) cuan
do está recocido, no importa el- proceso de recocido que se
utilice.
5.3.2.2 Recocido de Globulización 0scil-ante
Con este tratamj-ento de globulización se consigue una estruc
73
T(oC)
A3
Ar
FIGURA 19* Curso de l-a temperatura en e1 recocido de austenización incompl-eta.
perlítica que contiene cementita' no en disposición laminar
cono ocurre en e1 proceso nornal de ablandamiento, sino que
es distribuida en toda 1a rnasa en forna de globulos. Esta
precipitación g1-obular de 1os carburos de hierro, confiere
aL acero l-a máxina maquinabilidad y 1a mínina dureza.
E1 recocido se efectúa
y otras inferior a Acl
muestra la figura 20.
te en el horno.
tenperaturas unas veces suPerior
un rango de más o menos 50aC cono
enf riamiento es l-ento ' general-men
a
en
E1
5.3.3 Recoóido de Austenización Completa.
VALENCIAT opr cit' p. 24O*
74
FIGURA 20* Recocido de Globulización oscilante
5.3.3. 1 Recocido de Honogeni zaciín o de Regeneración
Con este nombre se conoce un tratamiento que consisLe en un
caLentamiento del acero a 1a temperatura adecuada, seguido
de un enfriamiento l-ento a través de la zona de transforma
ción, el cual de ser posible debe efectuarse en e1 horno o
en e1 interior de algún recinto aislado térnicamente. El
enfriamiento lento se continúa por 1o general- hasta 1a tem
peratura ambiente.
Este trataniento sirve para ablandar e1 acero y regenerar
su estructura consiguiendo que toda 1a austenita producida
75
n VALENCIA, op. cit, p. 245
en e1 calentamiento se transforme
co.
en constituyente perlíti
En 1os aceros hipoeutectoides, 1a temperatura correcta de
recocido es unos 27'dC por encima de 1a temperatura crítica
superior A3 y 1a microestructura estará formada por una mez
cla de ferrita proeutectoide y de perlita l-aninar grosera
(ver figura 21-)
En 1os aceros hipereutectoides suelen sufrir un tratanien
to de áfino de1 grano, consistente en calentar el material
a una temperatura unos 27eC por encima de la crítica infe
rior A:t. Este calentamiento da lugar a 1a aparición de
granos austeníticos groseros, 1os cuales, en e1 enfrj-amien
to, se transforman en colonias perlíticas de gran tamaño.
La microesLructura de un acero hipereutectoide recocido
estará formada, por Lanto, por colonias de perlita laminar
grosera, rodeadas de una red de cementita proeutectoide; co
mo esta red de cementita en exceso es frágil- y constituye
planos de posible rotura, e1 recocido nunca debe constituir
e1 tratamiento final de este tipo de aceros, prefiriéndose
l-os trat,anientos de globulización tratados antes en el reco
cldo intercrítico.
Recocido de alta temperatura o de embastecimientode1 grano
76
5.3.3.2
Toc
9ro
o.88 1.2 "/"
PASCUAL, J. Técnicde 1os metales
liempo
FIGURA 2]-+. Esquena de ciclos de recocido conpleto A)acerohipoeutectico. B) Acero hipereutectico.
Los aceros suaves no aleados (cono los de cementación) son
denasiado blandos y enbotan 1a herranienta a1 maquinarlos.
Para facilitar los necanizados finos e1 acero se fragíLíza
aunentando el tanaño de grano mediante un recocido de alta
tenperatura.
El traLamiento se practica l-Levando el acero hasta una tem
peratura superior a A.3 a 1a cual- no solamente crece el gra
no sino que se l-ogra una nejor distribución de 1as inpure
zas La transfornaóíon produceperlita laminar gruesa en
una natriz ferrítica. El aumento del tanaño del grano de
pende de la temperatura y el tiempo de permanencia.
a y Práctica de1 Tratamiento Térnicof érrée^ ., Barcelona, Blune ' L970, P.2
77
T (oc)
FIGURA 22x Curso de la Temperatura en el- recocido de etrbastecimiento de grano.
E1 ciclo adecuado se escoge según 1a composición del acero,
se debe recordar por ejemplo que l-os aceros calnados con
al-uminio tienen un grano fino y sondificiles de enbastecer
requiriéndose tenperaturas hasta de lOOOaC.
5.4 TEMPLE
La nartensita revenida pg":", generalnente, 1as mejores pro
piedades técnicas de todas 1as microestructuras de1 acero.
Sin embargo, en un acero determinado solo se puede obtener
una estructura martensítica si se 1e enfría a una velocidad
superior a la velocidad indicada en el diagrama de enfria
miento contínuo. Esta vel-ocidad 'crítica disninuye general
mente, a1 mismo tiempo que aumenta el carbono y contenido
It I^/ANKE & SGHRAMM, op, cit, p. 109
78
3
tiempo
-ef
""{
o
de elementos de al-eación ! , enLonces r sé dice que e1 acero
posee una templabilidad más elevada. El que se pueda obte
ner o no en un acero una estructura totalmente martensíti
c¿-t depende de 1a velocidad de enfrianiento conseguida du
rante e1 tenpl-e y de la tenplabilidad.
El objeto de1 tenple es endurecer y aumentar la resistencia
de 1os aceros. Consiste en calentar hasta una temperatura
suficientenente elevada para transformar toda 1a masa de1
acero en austenita, seguido de un enfriamiento adecuadamen
te rápido para transfornar 1a austenita en martensita.
El éxito de una pieza templada depende de cuatro factores
principales: buen acero, buen diseño, buen trataÍIiento tér
nico y buen servicio. Supondrenos que 1a seleccLón de1
acero y e1 diseño de la pieza son los adecuados para el ser
vicio, y nos centramos por el1o en e1 tratamiento térnico.
Este depende de la composición del acero y de su mecaniza
do posterior. La elección del tratamiento no se puede ha
cer correcLamente si no se conoce el material (un acero de
temple en aceite se agrieta si se templa en aguar y un ace
ro de tenple en agua no se endurece en aceite).
Los factores que entraremos a considerar en e1 tenple son:
79 Unircrsidod autonomo do Otcidmlr
Sección Biblioteo
Tipos de temple
B Velocidad de calenLamiento
C Temperatura de austenización
D Tiempo de sosteniniento a la
E Modos de enfrianiento
F Influencia de1 t,amaño y ¡nasa
temperatura de austeni zacíon
de las piezas
5.4.1 Tipos de Temple
5.4.1.1 Tenple ordinario o directo
Es e1 método nás ampliamente usado para tratar el acero.
Sg realíza calentando e1 acero hasta una tenperatura por en
cina de A.3 ó A.1 y enfriando con una velocidad mayor que la
crítica de tenple de modo que se produzca un endurecimiento
notable, que generalmente se debe a l-a formación de marten
sita y que sucederá en la superficie solanente o en toda La
píeza dependiendo de 1a tenplabilidad de1 acero. E1 enfria
niento se hace hasta terDperaturas menores que At1 (y en gene
ral por debajo de Ms).
E1 tenple directo es relativamente simple y econónico cuan
do se aplica a piezas cuyo servicio no es denasiado exigen
Le o a herramientas en las que se busca buena penetración
de1 temple. No se aplica a piezas de formas complicadas y
a materiales sensibles a l-a distorsión y e1 agrietamiento de
80
bido a 1o brusco de1 enfriamiento. A veces se realiza por
enfriamienLo desde 1a temperatura de Laninación o de forja
innediatamente después de 1a deformación en cal-iente. La
figura 23 muestra e1 esquema de este trataniento seguido
de1 indispensable revenido.
5.4.I.2 Temple Escalonado
Esta forma de temple se usa cuando la velocidad de enfria
miento de 1a pieza que se tenpla debe cambiarse abruptamen:
te en un momento dado durante el enfriamiento. Este canbio
puede ser un aumento o una disminución de la velocidad de
enfriamiento dependiendo de l-os resultados deseados. Lo
más común es disminuír la velocidad de enfriamiento. Se en
fría prinero en un nedio (por ejempl-o agua) por corto tienpo
hasta unos 4004C, de modo que 1a píeza esté a una tenpera
tura por debajo de 1a matriz perLítica de 1a curva TTT en'
tonces se retira la píeza y se enfíia en un segundo nedio
(por ejenplo aceite) de modo que se enfría más lentamente
en e1 rango de transformación martensítica hasta 1a tempera
tura anbiente. E1 segundo medio puede ser aceite tranquilo
en muchos casos.
Este tipo de tenple se usa nás frecuentemente para minini
zar la distoreión, las grietas y e1 canbio dimensional.
8L
T /O.\Aca
Acr
FTGURA 23x curso de la Temperatura en el temple ordinario
Se usa con precausión pués e1 éxito depende mucho de 1a
habilidad de1 operario. solo se puede utilrzar para cier
tos aceros, €s decir, para aquellos con curva TTT en que
la naríz bainítica está a la derecha de la perlítica, Es
te tipo de diagrama es conún en los aceros de temple en
agua. La figura. 24 muesLra un esquena de este tratamientocon e1 revenido subsiguiente.
5.4. I .3 Temple en baños calientes
Es un tratamiento por. enfriamient,o en un baño calienter cü
ya temperatura está por encima o un poco por debajo del
punto de 1a martensita, en el que se nantienen las piezas
WANKE & SCHRAMM, op. cir , p. l_33
82
T(oC)
FIGURA 24x Curso de la temperatura en el tenple interrumpido.
hasta 1a igualación de temperatura, extrayéndol-as después
para enfriarlas de manera conveniente hasta La temPeratura
ambiente. La martensita se forna fundanentalnente durante
e1 enfriamiento fina1.
Estos tipos de tratanientos serán estudiados nás arnplianen
te en e1 capítu1o de tratamientos isotérnicos.
5.4.2 Velocidad de Calentamiento
Esta es l-a primera fase de1 tratamiento térmico, Para la ma
I¡ANKE & SCHRAMM r op . cit , p. 133
femple en oguo
3
tiempo
83
yoría de 1as ap1-icaciones 1a velocidad de calentamiento
hasta 1a temperatura de austenizací6n es nenos inportante
que otros factores tales como 1a tenperatura náxina obteni
da en l-a sección, uniformidad de 1a tenperatura' tiempo de
sostenimiento y velocidad de enfriamiento. La conductivi-
dad de1 acero, la naturaleza de la atnésfera del horno
(oxidante o no), el grosor de la sección, el método de car
ga (espaciada o apilada) y el grado de circulación de la
atmósfera del horno, todo esto es detérminante de 1a veloci
dad de calentamiento requerido para 11"egar hasta la tenpera
tura de austenización requerida.
E1 nayor problena en 1as operaciones prácticas de tratamien
to térnico es la diferencia en la temperatura que se origina
en las secciones variables de una píeza, pués l-a ccinductivi
dad térmica de1 acero es pequeña a tenperaturas bajas, y es
to genera tensiones térmicas que aumentan el pe1-igro de de
formación o agrietamiento.
En l-a f igura 25c la pieza se introduc,e en un horno que se
había calentado previamente hasta 1a temperatura de trata
miento y se dejan hasta que alcanzan dicha temperatura.
En la figura 25b, e1 horno se había calenLado previamente
hasta una Lemperatura por encima de la temperatura de tra
84
T. horno
.q,.<r
"y
FIGURA 25#. Varias fornas como puede calentarse una pieza.
tamiento, la píeza se deja calentar hasta una temperatura
de austenización, porque después de cierto tiempo e1 horno
se gradúa a dicha tenperatura.
La figura 25c indica la situación en 1a cual la pieza se
j-ntroduce al horno frío y se calienta con e1 horno a l-a ve
locidad requerida.
En la figura 25d se muestra e1 precal-entaniento en un hor
VALENCIA, op. cit. p. 208
85
no que está a una temperatura
Cuando l-a pieza alcanza esta
calienta hasta 1a temPeratura
menor que 1a de tratamiento.
tenperatura uniformemente se
de austenizací6¡.
E1 precalentaniento debe realizarse en muchos casos y se
hace de una manera lenta y uniforme. Esto no es tan necesa
rio en un horno de mufla como l-o es en el caso de baños de
sales (donde el calentamiento es nás rápido). Aún en este
último caso se puede onitir e1 precalentamiento si 1as par
tes son pequeñas o geométricas porque estas se pueden intro
ducir sin problemas en hornos calienteshasta temperaturas
de 850eC. Sin embargo si se usan baños de sales o las pie
zas son gruesas siempre es aconsejable un precalentamiento
hasta unos 1004C con el fin de elininar cualquier hunedad
presente.
Para 1os aceros estructurales se recomienda un precalenta
miento hasta 400 ó 6004C cuando La temperatura de austeniza
ción es inferior a 9004C cuando es superior se precalientan
hasta 600-7004C '
La conductividad térnica de 1os aceros altamente aleados co
mo los rápidos y los de trabajo en caliente es 'mucho nenor
que la de 1os aceros de construcción, por e11o es preciso
precalentar en dos etapas sobre todo si 1as matrices o herra
86
mientas qon de
ximo, y luego
forma complicada.
hasta 850eC.
Prinero hasta 5004C ná
LOs aceros rápidos al molibdeno y en general los de bajo
tungsteno, tienen una baja conductividad térmica que nece
sitan una tercera etapa de precalentaniento hasta los 1050UC
E1 tiempo de calentaniento depende no solamente del naterial
forma y dimensiones de 1as piezas, sino también de 1a capa
cidad de calentaniento del- horno. Este tienpo se puede ca1
cular a partir de las expresiones corrientes en 1a transfe
rencia de cal-or. Una regla práctica aproximada nos dice
que e1 tiempo de calentamiento debe ser aproxinadanente u
na hora por cada 25 mm. de espesor desde la temperatura am
biente hasta l-a tenperatura de austenización.
El tiempo de calentamiento depende tanbién de 1a forma de
carga o enpaquetamiento. Por eso es necesario adquirir
práctica en los hornos específicos, y compil-ar tablas para
casos determinados.
5.4.3 Temperatura de austenización
Para cada tipo de acero hay una temperatura de austeniza
ción, determinada fundamentalmente por La composición, Sin
87
embargo ha sido la experinentación 1a que ha señalado el
rango de temperatura hasta 1a cual se debe calentar el ace
ro r l-a cual se escoge para que 1a náxina dureza y a1 mismo
tienpo mantener una estructura de rango fino. El1o porque
el valor de la temperatura tanbién depende de la forma de
La- píeza y deL medio tenplante. El tamaño puede variar el
tiempo de sostenimiento' pero no 1a tenperatura.
Los ¡nanuales, tales como e1 Metals Handbook' traen la tem
peratura de austenización, pero hsta también puede determi
narse templ-ando tarias probetas desde distintas temperatu
ras, Se mide ladureza superficial r s€ fracturan y se ob
serva el tanaño de grano. Se grafica dureza Vs. tenperatu
ra y se obtiene e1 rango de temperatura de austenización
(ver figura 26).
En la práctica se usa la tenperatura' que como ya anotanos
produzca la náxima dureza con 1a esLructura nás dura posi
ble y que debe coincidir'con el rango de la temperatura de
austeni zací6n, e1 máximo se presenta porque al aumentar l-a
temperatura tanbién 1o hace el tanaño de grano y la austeni
ta retenida. Claro que se debe tener en cuenta que la tem
plabilidad también aumenta debido a 1a nayor cantidad de
carburos que se disuelven y al mayor tamaño de grano.
88
o¿
o
Ntt,É.f
FIGURA 26* Tenperatura de austenizaciín para tenpLe de unacero AISI 1045
Esto nos indica que l-a estructura inicial tanbién influye
sobre 1a temperatura de austenización, pues 1a nartensita
revenida se austeniza más fáci1 que la esferoidita. Además,
si el acero tiene grano .fino se tiene un rango de temperatu
ra de austenización nás anplio.
En general 1a temperatura de austenización para l-os aceros
hipoeutectoides es Ac3 + 50aCr €D estos aceros hay que aus
tenizar completanente porque si no a1 enfriarse quedaria
ferrita en la estructura (este ,es e1 principio de los ace
ros bif ásicos ) , o sea ttnalrf templados.
Uniwridod 'iulonomo de 0tcidrntc
Secrión Eiblioteco
VALENCIA¡ op. cit, p. zLL
89
Los aceros hipereutectoides se tenplan todos desde l-a nis
ma tenperatura: Acl + 504C. No se hace desde Acn + 50eC,
porque en este caso no se debe ausLenizar. conpletamente.
Por encima de A1, estos aceros están constituidos por aus
tenita y cenentita y al enfriarse quedan con una estructu
ra compuesta por martensita y cementita, dado que la ú1tima
es más dura que 1a martenÉita misma, el acero queda sufi
cientemente duro. Si se calienta por encima de Acm, al tem
plar quedará totalmente martensítico, pero sus propiedades
respecto a la estructura cementita-nartensita no será nu
cho mayores. Por e1 contrario se pierde tienpo y energía
y se aumenta e1 peligro de grietas, €n estos aceros Hipertem
plados.
5.4.4 Tiempo de Sosteniniento
Si 1a temperatura de austenización se ha escogido correcta
mente, el acero estará en estado austenítico una vez l-a al
cance, pués se supone que toda la píeza estará a dicha tem
peratura. En ese monento se empieza a contar el verdadero
tienpo de sosLenimiento, necesario para preParar 1a estruc
tura adecuadamente. Este tienpo depende de1 grado de diso
lución de los carburos que desee. Como la cantidad de car
bufos es diferente para los distintos tipos de acero, el
tienpo de permanencia también depende de1 tipo de acero.
90
Los aceros ordinarios - al carbono y los estructurales de ba
ja aleación que tontienen carburos fácilnente solubles solo
requieren unos ninutos de sostenimiento. Para asegurarse
que ha habido suficiente disolución de 1os carburos, un man
teniniento de 20 minutos es suficiente para secciones peque
ñas, sobre esto se aumenta e1 tiempo según e1 diánetro, así:
min* Para espeaores de menos de 25 nm.
nínino es nedia hora y enSi 1a sección es mayor, €1 tienpo
general 1a fórnula empírica es:
horas
+Dmmz
20
* WANKE &:F:F Ibid:F:r:* VALENCIA
SCHRAMN,
, op. cit
mm
cit, p. l-l-5
. 2L3
l2
+DL20
Para 1os aceros estructurales de nedia aleación se recomien
da un tienpo de unos 25 minutosr tro inporta 1a dinensió¡rf**
De otro lado, los aceros de herramientas de baja aleación
requieren un tienpo definido de pernanencia con el fin de
asegurar la dureza necesaria. Se sugiere un tienpo de 0.5
minutos por cada niLínetro de espesor; sin enbargo e1 náxi
mo debe ser de t hora y el nlnino de 5 ninutos.
op.
rP
9r-
Los aceros de alto cromo, requieren un tiempo de permanen
cia más largo que todos 1os aceros de herramientas. Sin
embargo esto depende de 1a temperatura de austenización; si
está en 1a parte superior del rango¡ e€ reconienda 0,5 ni
nutos por mi1ímetro de espesor; si está en la parte infe
rior¡ s€ usa 0r8 minutos por milímetro de espesor. El má
ximo debe ser I hora, y el nínimo 10 ninutos.
Estos valores orientativos solo son vá1-idos para e1 calenta
miento en horno.
Los aceros para trabajo en caliente contienen carburos que
no se disuelven hasta 1000eC, a esta temperatura el- grano
crece muy rápidamente, por 1o que debe f-i¡nitarse el tienpo
de permanencia. Si el calentamiento se hace en un baño de
sales donde es fácíl ver cuando el- acero ha alcanzado 1a
temperatura adecuada, e1 tienpo es de unos 30 minutos inde
pendiente de 1as dimensiones. Si 1a herramienta está empa
cada en una caja para tratarl-a en un horno de nuflar s€ de
be usar una üemperatura en el rango inferior del rango y así
se puede dejar más tienpo, gü€ no debe excederse de una ho
ra.
Los aceros rápidos son los aceros de herramientas de nás al
ta aleación. Sus temperaturas de austenización están entre
1200 y 13004C. Para evitar el excesivo creciniento del- r.'-.r
92
grano 1o corriente es usar mantenimiento de unos pocos ni
nutos. Según e1 espesor en nilínetros e1 tienpo está dado
en mi-nutos para innersión en baños de sales así:
ml_n mm
3 min.si D<I0 mm
Todo 1o anterior es sol-o una orientación para aplicarse en
casos concretos con suficiente cautela. Ha gráficas y téc
nicas sofisticadas para calcular tienpos de permanencia,
pero son de uso específico.
5 .4.5 Modos de Enfrianiento
El- acero se enfría para controlar 1a transfornación de la
austenita en 1os constituyentes deseados. La microestructu
ra obtenida depende del di.agrana TTT del acero en cuestión.
Como la martensita es 1a microestructura deseada en el Lem
ple, 1a velocidad de enfrianiento debe ser igual o superior
a la crítica de temple. Las velocidades críticas de temple,
varían para los aceros al carbono de 200 d 6004C/sg. según
e1 contenido de carbono.
VALENCIA, op. cit, p. 2L4
=D3
93
Como se sabe los elementos de la aleación hacenr €D gene
ra1, disminuir 1a velocidad crítica de temple, Pudiendo a1
gunos aceros aleados templarse a1 aire., a velocj-dades in
feriores a 50eC/seg. Es claro que 1a velocidad de enfria
niento (eficiencia de temple) necesaria para obtener una es
tructura conpletamente martensiti-ca depende de 1a tenplabi
lidad de1 acero y del espesor de 1a pieza. Se busca que
en las partes de la píeza que van a estar sonetidas a esfuer
zos críticos se obtengan un alto porcentaje de nartensita'
en las áreas sujetas a tensiones menores se acepta nás poca
martensita. Mientras mayor sea e1 porcentaje de martensita
en e1 esLado templado se obtendrán nejores propiedades de .
fatiga y de impacto después del revenido.
Los factores determinantes son: templabilidad (1a cual in
cluye composición, tamaño de 8rano, nicroestructura y grado
de defornación), tamaño y forma de la pieza y medio de enfria
niento.
La tabla 2* muestra las aplicaciones de 1os medios de enfria
miento más usados : agua, aceite y sa1es.
En general el- medio de enfriamiento se escoge de acuerdo al
nétodo de temple que se vaya a usar. En cualquier caso el
medio templante nás adecuado es e1 que proporciona una velo
94
cidad superior o cercana a la crítica de tenple. si es¡ de
nasiado alta en conparación con aque11a, se producen grie
tas y tensiones debidas al desigual enfri-amiento entre 1a
superficie y e1 centro. si e1 enfriamiento es relativamen
te 1ento, toda la píeza !ransforma su estructura con mayor
uniformidad. La manera cono 1a pieza se introduce al baño
también es fundamental para evitar defecLos' esto se consi
derará Posteriormente.
TABLA 2 Medios de Tenple y sus Aplicaciones
Medio Aplicaciones
Agua
Aceite
Plomo
Sales Ll - L2 - L3
Sales L4 y L5
Sales I
Sales H
Aceros al carbono de más de10 nn de espesor o diánetro. Aceros de poca aleación de nás de 25mn. de espesor o diánetro.
Aceros a1 carbono de 5 a 10 m.de espesor o diánetro. Aceros aLeados.
Muelles, cuerda de Pianor herra 'mientas, aceros esPeclales.
Para el s¡f¡iamJsnto en los tenples nartenPering Y austemPering,etc.
Para e1 enfrianiento en los tratamientos' isotérnicos.Tenple de herranientas de 700 -950ac.
Tenple de aceros ráPidos de 1000
- 13004c.
n VALENCIA, op. cit, p. 21q
95
T(oc)
t (s4)
FIGURA 27lt Curvas de enfrianiento correspondientes a la superficie'al punto nedio del radio y al centro de dos barras de diferente diárnetro tenpladas en agua. (Tomado de la obrafrsuiting the Heat Treatment to the Jobil u.s. steel corporation.
Las caractetísticas y cómposición de cadá tipo-dé.'salesi'a3í como las,
zonas de temperaturás de, usó recomendables, :se estudiarán con detalle
en el tema de tratamientos isotérmicos.
96
Redondo de 12 mmlemplodo en og{ro
Redondo de 50 mm
Centro templodo en oguo
r+ AVNER, op. cit, p. 292
5.4.6 InfluencÍa del tamaño yla masa de las piezas
La relación entre l-a superficie de la píeza tratada y su
masa son factores inportantes a considerar en la etapa de
enfrianiento de1 material, es así .como una esfera de acero
se denorará mucho náé tienpo en enfriar comparado con ,tl.
platina de poco espesor que tenga una área lateral o exter
na equivalente a la de la esfera. Esto es porque 1a esfe
ra puede tener nucha nás masa a 1a cual le tocará disipar
nás calor, luego su enfrianiento es.1ento. comparando en
tre acerossimil-ares pero de diferentes dinensión, se enfria
rá más rápido un redondo de LZ mm que uno de 50 mn. (ver
figura 27.
Puesto que 1a píeza de 50 mn. tuvo una vel-ocidad de enfria
miento menor, 1a dureza de esta pieza será menor; por efec
tos de las diferentes velocidades de enfrianiento enEre 1a
superficie y e1 núcleo (ver figura 28)'
Tonando varias Probetas
bar que ensaYando varios
mo el de 1as figuras 29
de un mismo acero se Podfa comPro
tamaños, s€ obtienen resultados co
v 30.
97
ToC
to t2 t4tiempo ( seg )
FIGURA 28tÉ Curvas de enfrianiento tienpo-temperatura'correspondientes a distintas zonas del interiorde un redondo de 1 pulgada de diánetro templadoenérgicamente en agua. (tonado de 1a obra f'Principles of Heat TreatmenLrf de M. A. Grosmann, Ame
rican Society for Metal-s. Metals Park Ohio. 1955)
No se puede confundir la penetración del tenple por el efecto tamaño con la tenplabilidad ya que la tenplabilidad del acero la dan sus elenentos de aleación y 1a penetración de1tenple viene dada por el tanaño de la pieza. Esto se puedeexpl-icar de la figura 30 tonando dos piezas de acero 1045 de50 mn y 76 nn de diánetro. Se puede observar que en e1 redondo de 76 mn a una profundidad de 50 mm tiene la nisma durezaque el de 50 mm. €n el núc1eo 3.
Esto nos 1lana a decir que no inporta el tamaño de la píeza
sienpre y cuando la velocidad de enfrianiento vaya relacio
nada con la cantidad de calor que se va a di$ipar. Por es
tf3
AVNER, op. cit, pp. 293BENAVIDEZ C. Mariano A. Criterior de Selección-y Tratamien
to Térnicó de Aceros para herrarnientas, clasificacióÍt, composición y valores de mecanizado. Cali, SENA' 1985, p. 7L
98
l
\A+F+C
q \-R/C
\R/C 30
?4 perlilo
perlilo demedio
9fue30
gfonoF+C
59 58 4t 35Mortensito Mortensito + perlilo
+ fetrilo
FIGURA 29* Curvas de enfriamiento superflcial ' estructurafina y dureza de los distintos redondos de acero de O,452 de carbono, colocadas sobre e1correspondiente diagrama T.I.
ta taz6n los aceros que t.emplan al aire tienenmuy buenaf
transformaclón martensítica hasta ciertas dimensiones (apro
ximadanente 30 nm. de diámetro) a partir de las cuales se
deben enfriar en nedios enfriantes ¡nás severos como e1 acei
te o el baño de sal para incrementar su velocidad de enffia
miento aunque e1 acero es el- nismo y tiene la nisma templa
bilidad.
99Uniwnidod . urúnomo de Occidcnlo
Secrión Bibliotaro
Ibid, p. 294
qTÍ,
oNo5
Diometro
5.5 REVENIDO
El revenido consiste en aplciar al- acero tenplado un ciclo
térmiCo por debajo de l-a tenperatura de transformación Ac1
para obtener propiedades mecánicas especlficas o con e1 fin
(b)
FIGURA 30* Curvas de penetración de qepple de 4iy"fios redo¿óñ¿óé temilados en agua (a)-Acero SAE 1045;
(b) acero cromo-vanadio SAE 6140 (tonado de laobra ItPrinciples of Heat Treatmentrr de M. A.Grosmann American Society for Metals, MetalsPark, Ohio' 1955).
\\6 I
\\
\-/ I /
\ \ \ I / Io
o\
l-- - 2'-- 5'--¿-
-l
-f
AVNER, op cit, p. 295
100
de adecuar e1 acero para ulteriores procesos de fabricación
o maquinado. Generalmente, aunque no sienpre, e1 revenidoproduce sus mejores resultados cuando se aplica al acero en
condiciones nartensíticas. En este caso e1 proceso compren
de la segregación del carbono a los defectos de la red y laprecipitación de los carburos, 1a desconposición de 1a auste.
nita retenida y la recuperación y recristalización de estructura martensítica. sin enbargo 1a microestructura inicialpuede estar compuesta por martensita en su totalidad o por
mezclas de martensita, austenita retenida, bainita y perlita
en proporciones variables, o nás aún puede contener ferritay carburos después de1 temple
Además, independientemente de 1a conposición y de1 método de
temple, la estructura endurecida está bajo algún grado de
tensión interna debido a 1os gradientes de temperatura en
1a sección de la pieza, a 1os canbios de volúnen que acompa
ñan la transfornación de la austenita o a una combinación de
los dos. Los esfuerzos internos pueden ser benéficos, pero
a menudo, y muy particularmente en 1os aceros de alto carbo
no y alta templabilidad, pueden ser de una magnitud suficiente como para causar e1 agrietaniento del acero por consiguien
t€, uno de los propósitos del revenido es proporcionar algún
alivio de tensiones al acero calentado a1 menos hasta 120ac.
t_01
De otro 1ado, €1 revenido produce canbios microestructu
rales y de 1as propiedades que están relacionadas con la
estructura existente cuando empieza e1 reveni.do y conel
ciclo de temperatura y tiempo que aplique.
Como se ha anotado, el revenido es un tratamiento comple
mentario de1 tenple que generalmente se hace inmediatanen
te después de esLe. El tratamiento completo' tenple y re
venido, se denomina bonificado. E1 objeto del- revenido es
modificar y adecuar, no eliminar, 1as propiedades obteni
das en e1 tenple; sin enbargo desarrolla durante la solda
dura y para aliviar tensiones inducidas por la conforma
ción y el maquinado de las piezas.
Las principales variables asociadas con e1 revenido y que
afectan 1a microestructura y 1as propiedades necánicas del
acero revenido son: La tenPeratura, €1 tienpo a esa tenpe
ratura y la composición que incluye contenido de carbono,
aleantes y e1-enentos residuales.
5.5.1 Etapas de1 revenido
Suponiendo que antes
una estrucLura esenc
es 1a matriz en la c
de revenir e1 acero templado, Liene
ialmente martensítica y puesto que esta
ual ocurre e1 proceso de revenido, es
LO2
ImportanLe recordar que dicha martensita €s¡ en general-'
demasiado frágil para que e1 acero se pueda utilízar sin
revenir; aún en los aceros nás sinples se reviene para eli
ninar tensiones residuales. En los aceros de herranientas
de más alta aleación, e1 revenido comprende varios fenóme
nos interesantes. El controL de los cambios de las propie
dades mecánicas ordinarias en 1os aceros resistentes a1 im
pacLo, €D los de usos especiales y en los de trabajo en ca
1i-ente; y e1 desarrollo' de1 endurecimiento secundario y 1a
dureza en rojo en 1os aceros rápidos y de trabajo en calien
te.
Para un nejor entendiniento de1 mecanisno involucrado en
e1 proceso de revenido, este se ha dividido en cuatro eLa
pas (algunos autores resumen'este proceso en tres o en dos
etapas solamente. vease figura 31)' l-as cuales a veces se
solapan. Hay adenásr üD fenómeno inicial que es la segrega
ción de1 carbono. Seguidamente se considerarán con a1gún
detalle cada una de estas etapas.
5.5.1.1 Segregación de1 Carbono
La nayoría de 1os aceros tienen una tenperatura Ms por enci
na de 1a temperatura ambiente, Por el-lo cuando se tenpla hay
un breve período durante e1 cual se pueden redistribuir por
103
60
Rockwcll C
Formocion del corburoepsilon é
-',/t etoooJ
Tronsformocion del corburoepsilon é en
cement¡lo FeaC
--\ Glolulizocion y
\ cúcimienfo dc, \ los porttculos
- A- \ de cemenlilo
tr\t,\Combio de lo mor-tensito letrogonolm morlens¡to cubico. Perdido decorbono de lomorlens¡lo quequedo enC= O.25por ciento
/Trónsformo-cion de loouslenito retenido enboinito
\so.J\!
lronslof mocion de loboinito encementiio yfe¡ri lo
a" ",ol)
,l
40
30
20
oC600400roo 300 500
FIGURA 31* Principales etapas y transformaciones que sufrenlos aceros en el revenido.
sí mismo los áto¡nos de carbono ocupando sitios intersticia
1es con más baja energía que 1as posiciones intersticiales
normales de la red. Este proceso se denomina tenple-reveni
do o 'rAuto revenidott. Las etapas que suceden en el calenta
miento posterior de1 acero "onr'L" primera que va de 1a tem
peratura anbiente hasta unos 2004C en la que ocurre la pre
cipitación de1 carburo épsilon (€ )tt. La segunda se extien
de desde 1504C hasta 3004C en la cual- ocurre la desconposi
ción de 1a austenita retenida. La tercera va desde 150eC
hasta 700cC durante esta etapa se precipita la cementita.
La cuarta solo existe en 1os aceros que contienen elementos
finos a unos 5004C, originando e1 endurecimiento secundario.
AFRAU BÁRREIRO, 9p. cit, p. 2tB
104
5.5.1.2 Prinera etapa - Precipitación de carbono
Cuando los aceros con más de 0,252 de C, se revienen a
temperaturas entre 1004C y 2004C, el primer carburo que 8e
precipita es el épsilon (Fe2.4C Hexagonal conpacto) y e1
contenido en carbono de la martensita baja a C = O 1257" apro
ximadamente, dejando de ser tretagonal y convirtiéndose en
red cúbica, 1a reacción presente es:
Martensita *--', Martensita (* o,25Ac ) * carbur o{ Qe,27c¡5
Las particulas de carburo se precipitan dentro de las pla
cas de martensita con una dispersión tan fina que solo se
pueden observar con e1 microscopio electrónico. Esta reac
ción se produce rápidamente a 2O4eC y en forna nás lenta
a temperaturas inferiores. Se produce así poco ablandanien
to, pero tiene lugar cierta eliminación de 1a fragilidad y
de las tensiones internas.
5.5. I .3 Segunda etapa Desconposición de 1a Austenitar etenida .
Durante e1 revenido, desde unos pocos o varios centenares
de grados centrigrados, según 1a composición de1 acero, 1a
austenita retenida presente puede transfornarse en bainita.
Debido a que la bainita es casi tan dura como la nartensi
105
sita, La dureza aumenta hagta un grado qqe depende de la
cantidad de austenita retenida que se transforma. Por ca
da porciento de ausLenita que se transforna, se produce
una dilatación 1ineal aproxinada de 0.001 rnilínetros por
mi1ínetro en contraste con 1a 1-igera contractación que acon
paña a 1a prinera y tercera etapas del revenido. Si queda
ausLenita reLenida después de1 reveni-do, e11a puede trans
formarse en servicio cuando por 1a acción de tensiones necá
nicas y e1 ttCrecini-entott que acompaña a 1a transfornación
crea problemas de dimensiones en 1as peizas de responsabi
lidad como, por ejemplo, los rodamientos de bolas.
*Carburo EpSilon (€ )4. Carburo que se precipitacuando se soneten a revenido aceros con concentraciones mayores de O,2Z de carbono. No debe ser :
considerado cono un paso preliminar en 1a forma¡.ción de la cementita (fe3C), sino más bien conootra fase que bajo 1as condiciones existentes enla primera etapa de1 revenido se nucleó y desarro11ó más rápidamente que 1a cementita.
Los elementos de aleación afectan esta etapa indirectamente'
primero por los efectos que tienen sobre la presencia de
austenita retenida en e1 acero templado y segundo por la
incidencia que tienen sobre 1a temperaturaMs y Ia tr-angf.or
nación de.1a austenita a tenperaturas relativamente bajas'
esto €s, a menos de unos 500eC.
REED-HILL, op. cit, p.p.649-650
106
La reacción de desconposición de 1a austenita retenida es
1a bainita. Esta austenita só1o bs$á preéente en'.cantida
des apreciables en los aceros de baja aleación si el conte
nido de carbono es Eayor de O.47". Esta austenita retenida
se puede Lransformar durante e1 revenido si 1a temperatura
y e1 tienpo son los adecuados. Por 1o tanto, durante 1a se
gunda etapa el revenido, según e1 acero (diagrama TTT) se
puede transformar toda, alguna o ninguna austenita.
5.5. 1 .4 Tercera etapa Fornación de la Cementita
En la tercera etapa e1 carburo épsilon, que apareció en la
prinera etapar s€ transforma en cenentiLa Fe3C. A1 aumen
tar progresivamente 1a temperatura del acero se forna pri
mero un precipitado de cementita en 1os l-lmites de 1as agu
jas de nartensita y tanbién en su interior. Luego, al au
mentar 1a temperatura se redisuelve 1a cementita de1 in
terior de las agujas, mientras se engruesa, en canbio, La
cenentita que envuelve a 1a nartensita, Luego, a1 continuar
elevándose todavía más l-a tenperatura' se va rompiéndo 1a
envolvente de cementita, que se va presentando cada vez
nás discontinua en las zonas 1ímites de las antiguas agujas
de martensita. A1 progresar e1 calentamiento, 1a coalescen
cia* y globulizaóión de la cementita prosigue, y a 600aC
con grandes aunentos, €s ya clara y definida y La matriz
1-07
queda ya constituida por ferrita. Al- final 1a martensita
se ha transformado en cementita y ferrita, así:
Martensita (- 0 ,257'C) + Carburo s( * FErrita+Cementita
El acero se ablanda y su dúctilidad aumenta continuamente
a nedida que e1 revenido avanza en esta tercera etapa. El
revenido a 371eC 482eC se utiliza anplianente para aplica
ciones que requieran ductilldad y tenacidad así como una
resistencia mecánica elevada.
En esta etapa se presentan también ciertos fenónenos de
fragilidad que se considerarán después.
5.5. 1 .5 Cuarta etapa Endurecimiento Secundario
E1 fenomeno de1 endureciniento secundario fue reportado por
prinera vez en 1900 por Taylor y White en un acero Fe-C-Cr-
Irr notaron que este acero tenía la habilidad de tetener su
resistencia y dureza aún cuando se calentara al roJo. Pron
to se encontró que e1 tungsteno se podía reemplazar con va
nadio, molibdeno, cobalto, titanio y tantalio, dando origen
a una familia de aceros de herramientas con notable ttDureza
en ro jorf .
108
E1 endurecimiento secundario en un acero se refiere a su
habil-idad para retener 1a dureza a tenperaturaa de reveni
do altas, a las cuales 1os aceros ordinarios se habrían
abl-andado considerablenente. A1 principio se creyó ,itfe e1
endurecimiento secundario se debía a 1a transformación de
austenita retenida en martensita, solo después de 1a segun
da guerra nundial enpezó a entenderse e1 fenóneno'
En todos 1os aceros aleados que contienen cantidades sufi
cientes de elenentos que den lugar a la formación de carbu
ros (cromo, volframio, vanadior oolibdeno) se fornan varios
carburos aleados estables a altas tenperaturas de revenido'
Estos carburos se forman a tenperaturaa más bajas porque
ha de tener lugar la difusión de los elementos aleantes de
sustitución así como la de1 carbono intersticial.
Los carburos de aleaci6n se forman en una dispersión fina
y pueden producir un endurecimiento del acero' Qu€ es cono
cido como ttendurecimiento secundariott obteniendose una dure
za similar a l-a de la condición templ-ada.
5.5.2 El- Revenido puede producir fragilidad
Durante la Lercera etapa del revenido se producen dos tipos
de ttf ragili zaci|ntt de importancia práctica. A tenperaturas
Uniwnidod aulonomo de 0ccidcnta
Sección Eiblioieto109
superiores a 1os 26OeC se produce un nínimo en la absor
ción de energía y e1 acero se hace susceptible a la fractu
ra frági1 en servicio. Los técnicos en tratamienLos térmi
cos advirtieron, empiricamente, 1a importancia de evitar
el revenido a unos 26OeC, mucho antes de que los estudios
realizados revelaran 1a fragilización. La rrfragilidad de
revenidott se produce en revenidos prolongados 8r aproxima
damente , 482-566aC o en el enfrianiento 1ento, dentro de
este intervalo, después de un revenido a temperaturas más
elevadas. Este efecto puede reducirse a1 nínino seleccio.
áando 1as temperaturas y los tiempos apropiados, Por nedio
de un enfriamiento rápido desde temperaturas de revenido
elevadas y mediante e1 uso de aceros aleados con nolibdeno.
La martensita se reviene para mejorar su ductilidad' pero el
revenido debe hacerse con cuidado o esta propiedad puede dis
minuirse en vez de mejorar. La reducción de tenacidad que
ocurre cuando se reviene a ciertas temperaturas se denonina
fragilidad y se manifiesta a ciertos rangos de temperatura
según 1a composición de1 acero. Se conocen dos regiones
principales en las cuales se da este fenómeno: fragilidad
en el rango 25O a 400eC (en azul) y fragllidad en el- rango
a 400 a 560eC (fragilidad de revenido)
5.5.2.I Fragilidad en el Rango 25O 4004C (En AzúL)
110
Este intervalo de fragilidad se encuentra en 1a nayoria
de los aceros no aleados y en l-os de baja aleación, de cons
trucción o de herranientas y se denomina fragilidad de mar
tensita revenida, de martensita dura o fragilidad en az:úL.
Las primeras explicaciones de este problena 1o atribuían
completamente a 1a transformación de 1a austenita retenida,
sin embargo parece que está asociada con el reemplazo de1
carburo épsilon por cementita ttintertirasfr (1oca1ízada en
tre las tiras de martensita) y la inestabilidad mecánica
de l-as partículas intertiras de austenita retenj-da cuando
e1 acero se somete a carga (pués la austenita se puede trans
fornar cuando se someLe a tensiones, de ahí su inestabilidad
mecánica adeúas de 1a térmica).
Este fenomeno asociado con la tercera etapa de1 revenido
(formación de cenentita) eq un problena serio cuando se bus
ca desarrollar resistencia y tenacidad óptima. E1 problema
se puede obiiar usando aceros de baja aleación gue conten
gan silicio puesto que este elenento inhibe e1 revenido de
l-a martensita y desplaza 1a fragilidad a temperaturas más
altas. Esto se da porque e1 silicio aumenta la estabilidad
del carburo épsi1on, retardando 1a fornación y crecimiento
de la cementita y por consiguiente haciendo que la austeni
ta retenida sea más estable mecánica y térnicamente. Cuan
do e1 acero contiene I,5Z o más de silicio, la velocidad de
111
ablandaniento es cero a 2504C.
En resumen , La causa fundamental de la fragilidad de la
martensita revenida son 1as parÉiculas grandes de cenenti
ta intertiras que actúan como centros de nucleación de grle
tas durante 1a fractura. La descomposición de la austenita
juega papel secundario, pero contribuye a1 fenómeno'
5.5.2.2 Fragilidad en e1 rango 400 5604C (Fragilidad
de revenido ) .
Esta es'1a llamada fragil-idad de revenido (o fragilidad de
Krupp) que ocurre cuando ciertos aceros cromo-niquel perma
necen a través del rango de temperatura de 400 a 5604C. Es
ta fragiti¿a¿ se nanifiesta como una pérdida de cohesión en
los l-ímites de grano de l-a austenita madre'
E1 desarrollo de esta fragilidad es dependiente de1 tienpo
y de 1a temperatura de revenido. Debido a la relación tem
peratura-tienpo, requerido para inducir 1a fragilidad de re
venidg se sugiere que debe ocurrir una precipitación o una
segregación, sin enbargo como se ha detectado precipitación,
e1 meanismo nás favorable es la segregación de elementos e
impurezas hacia los línites de grano de la austenita madre '
Debe tenerse en cuenta sin embargo que la fragilidad de re
Lt2
venido solo se da en ciertos aceros aleados, especialnente
cromo-nique1. Por eso el mecanismo de segregación solo es
inadecuado ya que podría aplicarse a 1os aceros ordinarios
al carbono que no fragilizan 1o mismo que a los aceros aLea
dos que si 1o hacen.
De todos modos se ha hecho evidente que una de 1as causas
de la fragilidad es la segregación de Sb y P y en menor gra
do de As y Sn hacia los límites de grano de la austenita en
el proceso de austenización antes del temple. La suscepti
bilidad de los aceros a la fragilidad de revenido se ve agu
dízada por la segregación de los elementos de aleación par
ticul-armente nanganeso y cromo hacia 1os 1-ímites de grano
de 1a austenita madre.durante e1 revenido. Aparentemente
1gs elementos fragilizantes se acomodan cerca de los 1-ímites
de grano y se mueven a la configuración fragiLizadora solo
en e1 rango 400 5604C. Por debajo de 3704C la novilidad
de estos elementos se ve restringida y por encina se redi
suelven en una configuración no fragilizadora, por eso 1a
f ragilidad está caractetLzada por una curva rrCrr con una na
rÍ-z entre 500 y 550eC. Hay una enorme cantidad de literatu
ra sobre este fenomeno, pero nohay un modelo simple que ex
plique e1 compleJ o mecanismo de la segregación de impurezas
y aleantes.
113
!a fragilidad que tiene un acero después de un revenido
efectuado en condiciones desfavorables, se puede hacer de
saparecer por nedio de un segundo revenido a una tempera
tura un poco nás elevada, seguido de un enfriani-ento rápi
do. También se puede volver ttági1 un acero que ha queda
do t eÍaz después de un revenido efectuado con enfrianiento
rápido, si se le da de nuevo un revenido con enfriamiento
1ento. se puede por tanto, hacer aparecer y desaparecer
esta fragilidad de 1os acerOs por revenidos sucesivos.
5.5.3 El Trataniento de revenido como proceso
Se espera que en las secciones anteriores se haya presenta
do con suficiente claridad 1os fundanentos teóricos del re
venido, en esta sección se anotarán algunas consideraciones
sobre e1 tratamiento en sí desde el punto de vista operati
vo.
5.5.3.1 Proceso de Revenido
El tratamiento se puede hacer a toda 1a pieza, teniéndo1a
en el horno a una temperatura dada durante un período de
tiempo suficiente como para que e1 mecanismo de revenido
se complete, esto generalmente se efectúa en hornos de con-
vección (de cierre hernético y con ventiladores) en baños
tr4
de sales fundidas, €o
les fundidos.
aceite caliente o en baños de neta
El revenido también se Puede
mente ciertas Porciones de la
o pl-asticidad en esas áreas,
usada es con e1 calentamiento
pues es 1a nejor que se Puede
hacer calentando selectiva
píeza para obtener tenacidad
en este caso la técnica más
pór inducción o Por soPlete
conLrolar.
5.5.3.2 Calentaniento hasta 1a Tenperatura de Revenido
Como 1os aceros de alto carbono se agrietan inmediatanen
te después del tenpl-e, a veces el operario l1eva Lapieza
apresuradamente al horno de revenido antes que se haya en
friado suficientemente como para formar una cantidad ade
cuada de martensita. Sabemos bien que l-a reacción marten
sítica continúa hasta Mf. Si el acero se enfúia solo hasta
120eC antes de revenir, la cantidad de martensita fornada
puede ser tan poca como 3OZ en un acero l4-2 o no más de 9OZ
en I,I1, 01 , D4 y HIZ. Por 1o tanto es necesario continuar
el enfrianiento de estos aceros hasta unos 45aC o hasta una
temperatura tta 1a cual se pueda sostener 1a herranienta en
l-a nanott, para estar seguro de que se f Ornó una cantidad
adecuada de martensita.
115
Por oLro lador to es deseable que las herramientas se en
fríen como una losa antes de revenir ' porque si la pLeza
tiene aristas agudas o diferencias apreciables en las sec
ciones, es muy probable que se agrieten si Ia temperatura
cae por debajo de 404C.
Lo inporLante es recordar que la martensita se forma por
debajo de Ms y es obvio que ttel acero rne,debe revenir sin
haberlo templado antesr'. EL calentamiento de herramientas
complicadas debe hacerse lentamente. Si e1 revenido se
efectúa en un ambiente oxidante en la superficie del acero
se forma una película de oxido cuyo color varía con la tem
peratura náxina aLcatzada en e1 revenido. (ver tabla 3).
Con buena práctica estos colores pueden servir para calcu
lar 1a temperatura de la pieza.
Hay una vieja regl-a que dice que el tienpo de revenido debe
ser una o dos horas por cada pulgada de espesor y se cuen
ta desde el momento en que se carga un horno precalentado'
o desde el nomento en que el control indique la temperatu
ra deseada.
s.5.3.3 Tienpo de Pernanenc ia
revenido la tenperatura y e1 tiempo sonCono sabemos, €o el
116
TABLA 3* Colores de REvenido de los Aceros
COLOR
Tenperaturas
Acer€ al carbo Acerwno y de ba::a a I¡ucidablesleación
Amarillo pá1idoAnarillo PajaAmarillo oroAnarillo pardoVioleta oscuroVioleta púrpuraAziL claroA.ziI pardoAz:úI verdosoGris negro
220e
230e
2454
2554
265s
27 5a
290e
297 a
3304
400a
280 e
3204
350 a
400 a
47 0e
510 a
550 a
640e
7 25e
inseparables (ver figura 32) ' Durante e1 ptoceso de re
venido se ven afectadas las propiedades de1 acero ' pero
l-a más f ácil- de medir es la dureza. Hollomon y Jaffe en
tre oLros, han investigado e1 factor tienpo-tenperatura-P
y han desarrolaldo la expresión6;
It
6
APRAIZ BARREIRO, 'óP,
VALENCIAT op, cit, p.
cit, p. 273
236
TL7
Tiempo de revenido
TEMPERATURA DE REVENIDO
FIGURA 32f. Dureza vs temperatura para un acero H:13 revenido a distintos tienPos
(T + 460 ( c+ 1-ogt )
: Temperatura en grados farenheit
: Tienpo en horas
: Constante
Grange y Bughman sugiere un valor único de 18 para
cual da el mismo paránetro para todos 1os aceros.
A partir de curvas como la de la figura 32 se pueden obte
ner curvas de dtreza vs paránetros P, ta1 como la de la figu
ra 33 llamada curva maestra.
Hay curvas maestras para cada tipo de acero las cuales se
T
t
c
c, 1o
VALENCIAT op. cit, p. 237
118
FIGURA 33* Curva maestra para el revenido deL acero H-13
determinados experimentalmente o se pueden calcular por o
tros métodos. Pero l-as correlaciones dureza-temperatura-
tiempo requieren el conocimiento de la curva maestra o el
uso de 1os parámetros ya determinados.
Ejemplo:
El acero AISI 4340 da una dureza de 38 Rc si se reviene 5
horas a 538eC cuanto tiempo habrá que revenir a 5934C para
obtener la misma dureza.
Solución:
La nisma durezasignifica e1 mismo paránetro P en la curva
maestra o sea:
VALENCIA, oP. cit, P. 237
8loPorometro de revenido
t4 t6 18
P. ( T * 45O )(c * log t )
áo.ro3
aE'--'!
Uninridod lutonomo de 0ccidcntc
Socci6n Biblioterur_ 19
P - (Tr + 460) (18 + los tr) = (Tz + 460) (18 + 1os tz)
1os t2 = (Tt + 460) (18 + los r)/(T2 + 460) 18
1os t2 = (1000 + 460) ( 18 + los 5)/( L100 + 460) 18
log t2 = 0,4997 ; tZ = 0'3165 Horas = 19 ninutos
Revenir 19 ninutos a 5934C producela misma dureza que reve
nir5horasa538oC.
5.5.4 Doble Revenido
Los aceros que forman bainita en el revenido o que tienen
bainita en su estructura después del endurecimiento, tales
como algunos aceros aleados en secciones gruesasr solo ne
cesitan un revenido, 1o mismo que l-os aceros de bajo carbo:"
no en los cuales hay poca austenita retenida después del
tenple.
Sin embargo a los aceros rápidos y a los aceros indeforma
óles de alto cromo es necesario darl-es después del tenple
un doble revenido, con e1 que se elininan las tensiones
residuales y se evita que 1as herranientas queden algo frá
giles.
A1 calentarse e1 acero para el- tenpl-e, s€ alcanza en toda
t20
Tempe-rotur0s empre
Primerrevenrdo
Segundorevent 00
5000
Comienzode
formocionde lo
nortensilo
TI
NI
N
%I
I
mt
mI Hilptf uur(ríü¡enle
r-lAuslenito
EMortensilo
IAuslcniloocofldicionodocon corburosprecipi fodos
w7AMorlens¡lorcvenido
FIGURA 34J$ Representación esquenática de las transformaciones microscópicas que ocurren en el tratamiento de un acero rápido.
lamasa el estado austenitico mas o menos perfecto, gu€ se conserva
en el enfriamiento, hasta que se l-lega a la tenperatura de fornaci6n
de martensita. Entonces se inicia 1a transforanción austenita-mar
tensita y al llegar a la temperatura anbiente, e1 acero suele estar
formado aproximad¿rmente por nartensita y austenita residual, variando
generalmente el contenido de austenita de 5 a 252 (ver figura 34).
A1 revenir 1os aceros esta austenita se transformn en martensita cuando
se enfría desde la tenperatura de revenido (500-5504C). Esta martensi
ta tiene tensiones internas y puerle inducir grietas. Por eso l-os ace
ros se deben revenir de nuevo para mejorar la tenacidad de esta narten
sita fornada recientemenLe. Si en el primer revenido se obtuvo la dure
za deseada, e1 segundo debe hacerse a una temperatura trenor para evitar
que se disminuya. Generalmente el segundo revenido debe efectuarse a
una temperatura que sea de 10 a 30aC menor que la del primer revenido.
:fr APMIZ BARREIRO, op. cit, p. 258
L2.L
No
a1
PROBLH..IAS EN I.OS TRATAMIENTOS TERI.üCOS
6.1 INTRODUCCION
ol-videmos que 1os tratanientos térnicos no se aplican
acero sino a las piezas de acero.
Cuando se hacen tratamientos térmicos, cono consecuencia de
los calentanientos y enfriamientos, sobre todo en e1 tem
p1e donde son tan bruscos se producen variaciones de vol-ú
nen y forna y muy frecuentenente defornaciones y grietas.
Esto se debe principalmente a 1a desigualdad de dilatacio
nes en la masa de la píeza y a las nodificaciones en su es
tructura.
Estos hechos se pueden presentar durante e1 trataniento tér
nico, innediatamente después, o nás tarde a1 mecanizar ias
piezas, yd que e1 material queda sometido a tensiones inter
nas que se traducen en variaciones externas cuando se cam
bia e1 estado necánico de1 naterial.
A1 calentar el acero se dilata y cuando se enfría se contrae
L22
El Eoeficiente de dilatación de 1os aceros ordinarios esa
de L4,zXlO-' mn/qC entre 20 y 700qC. Si una barrita de
100 mn de largo se calienta desde 1a tenperatura ambiente
hasta 700uC y se dilata 0.962 y queda con una l-ongitud de
100,96 mm. Si se enfría muy lentanente se contrae tanbién
O,962 aproximadamente .
Por oLro lado cuando se cambia l-a constitución del- acero
al pasar por una zona crítica en e1 calentamiento o en el
enfriamiento, cambia tanbién el vo1únen, pero en sentido
contrario a la dilatación térnica natural; esto €s, se con
trae en e1 calentamiento (1a austenita es la fase nás den
sa) y se expande en el enfrianiento (ver figura 35). La
magnitud de este canbio depende de 1a nicroestructura en
cuestión y de 1a composición del acero, La figura 36 mues
tra en función del contenido de carbono las variaciones di
mensionales en Z debidas a las tranaformaciones en aceros
no aleados. Cuando se pasa de austenita a martensita el
porcentaje de cambio de volumen es 4,32.
Si las variaciones de volúnen debidas a l-as transfornaóio
nes fueran los únicos factores deterninantes, uno no se
preocuparía por e1 problema de 1a defornación. Simplenen
te antes de1 traLamiento se calcularían las variaciones po
sibles y se dejarían esas tol-erancias para obtener las di
L23
(dt{hoto€(ttk@
oot{oo(It
o€ri
ÉFl\o
OAooo
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Cn rltra tr¡
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9- o-'(D Od.' 6 PE>;EPqs€:É.6urtE59-o 9 ÚEEFSs3.O[curF-XqrPb¡LJu+-+
vunrvH3dN3r
L24
O- TOOoC (lerrilo * cementito )
errilo * cemenl
t.6
t.2
0.8
o.4
o
0.4
o.8
t.2
t.6
o.2 ?.o o/o C
FIGURA 36* Influencia de1 carbono sobre las variacionesdinensionales debidas a 1os canbios nicroestructurales de1 acero.
mensiones correctas después del- trataniento.
Desafortunadamente ese no es el caso, el asunto se conpli
ca por 1as importantes diferencias de temperatura que apa
recen en l-a nisna sección durante el enfriamiento. En la
tabla 4 se hace un esquema del- probl-ena.
En la figura 37 se presenta una vista longitudinal de'un
cilindro de acero, cuyo largo es el doble de1 diámetro,
el se observan 1as isotermas en un momento dado durante
.9
E:oEo
ococ.9Ioo
en
e1
VALENCIA 9p. cit, p. 398
]-25
TABLA 4X Variación dinensional y distorsión
EFECTO FENO,fENO CAUSA
Variacióndimensional
VAriación deVolúnen
Deformación
Defornacionesevitables (con osin variación devolúnen
Transformacioneg, canbios deestructuras, variacionestérnicas.
Contracciones térnicas y detransformación durante el enfriamiento.
Causas directas:- Calentamiento o enfrianiento
inadecuados- Influencia del peso de la
píeza.
Causas indirectas:- Construcción inadecuada- Escogencia inapropiada del
acero.
Distorsión
enfriamiento, se ve que las aristas se enfrían mucho más rápidamente
y que 1as superficies planas de los extrenos 1o hacen un
poco nás lentamente que La superficie cilíndrica. Un aná
lisis de 1as defornaciones plásticas que se puede producir
en las partes que se enfrían nás despacio nos indican un
principio fundanental: Las contracciones térnicas puras que
se ejercen durante e1 enfrianiento tienen la tendencia a de
formar 1os cuerpos en el- sentido de La forma esférica. Los
VALENCIA op. cit, p. 399
L26
I¡s cuerpos cilindricos se hacen más cortos y nás gruesos 'se abarrilan.
La combinación de los dos tipos de variaciones dinensio
nales en e1 enfriamiento de un cilindro' aumenta 1a longi
tud, disminuye el diámetro y 1os extremos de La barra ten
drán un diámetro nayor. Esto se 1lana tendencia a la for
ma de bobina.
De 1a tabla 4 y de 1o expuesto anteriormenter s€ deduce
que 1os cambios en la forna y Lamaño de las piezas o herra
mientas de acero pueden ser reversible o irreversibles.
Los canbios reversibles son causados por las tensiones en
e1 rango eLástico o por 1as variaciones de tenperatura
que no causan cambios en la estructura rnetalúrgica ni in
ducen tensiones que excedan e1 1ínite elástico de1 mate
ria1. Bajo estas condiciones 1os valores dinensionales se
pueden restaurar retornando a su estado original de ten
sión o tenperatura.
Los canbios irreversibles
exceden e1 1ímite e1ástico
metalúrgica.
son causados por tensiones que
o por canbios en la estructura
r27
FIGURA 37* Distribuciónun cilindro
instantánea de 1a temperatura endurante e1 enfriamiento.
Distorsión es e1 término que abarca todos los capbios di
mensionales irreversibles. Hay dos tipos principales: disi
torsión del tamaño, ó sea la expansión o contracción sin
cambio de forma geonétrica; y distorsión de formar eü€ com
prende 1os cambios en la curvatura o las relaciones angula
res, cono en el alabeo, la flexión y 1-os canbios no simé
tricos en las dimensiones. Con frecuencia se dan los dos
tipos de distorsión durante l-a operación de trataniento
térmico.
Adnitiendo que 1a distorsÍón es inevitable, puesto que inhe
VALENCIA op. cit, p. 400
128
rente a los tratanientos térmicos del acero, 1o ideal ae
ría que pudiera preveerse, para así ser conpensada, en las
operaciones previas de diseño, selección de1 material, con
diciones del tratamiento térnico, mecanizado y utilización
de la pi-eza. El objetivo de este capítulo es dar una idea
sobre las causas de 1as distorsiones y denás defectos, los
factores que actúan sobre e1las, los paránetros que deben
controlarse y l-as precausiones para reducir a1 mínimo es
tos pr oblemas.
6.2 DEFECTOS EN LOS TRATAMIENTOS TERMICOS
El éxito de
cuatro condi
una pieza o herramienta de acero se basa en
ciones:
a.
b.
c.
d.
Buen acero
Buen diseño
Buen tratamiento térmico
Buen servicio
Se espera que los conocimientos previos y los que se han
adquirido a 1o largo de este estudio se pueda seleccionar
e1 acero adecuado para la apLicación, diseño y tratamientoque se deseen. En este orden de ideasr lo referente al literal a, debe ser resultado del estudio de este trabajo.
F-.-
U¡lrcnidod ¡uronomo de-GrtiñtcSección Bibliotero
L29
Sobre e1 diseño se tratará al final del capítulo.
El tratamiento térnico y sus técnicas son un objetivo de
este trabajo. De todos modos, más adel-ante se tratarán
Los principaLes problenas y su corrección.
El uso correcto de 1a pieza o herranienta corresponde al
usuario y escapa al objeto de.estas notas.
6.2.I Def ectos del- tenple
Los principales que se presentan en el templ-e son:
a. Dureza insuficiente
b. Fragilidad
c. Distorsiones
d. Grietas y roturas
6.2.I.L Dureza insuficiente: Se puede deber fundamental
mente a 1os siguientes factores. :
Composición del acero. Si el acero no contiene el carbo
no suficiente, no se 1-ogrará muchas veces 1a dureza deseada.
La selección del acero adecuado es e1 punto de partida de
cualquier tratamiento.
Falta de temperatura. Sirpe aLcanza La temperatura de
130
austenizaci6n, ro habrá
1a martensita necesaria
malizando y volviendo a
ta.
suficiente austenita para producir
en un buen tenple. Se coriige nor
tenplar desde 1a temperatura correc
Falt.a de permanencia a 1a temperatura de sostenimiento.
Sucede 1o nismo que en el caso anterior. Se remedia nornali
zando o recoclendo y volviendo a austenizar e1 ti-empo adecua
do según l-o visto en el tratamiento de tenpl-e.
Fal"ta de rapidez en el- enf riamiento. Si el nedio de en
frianiento no tiene severidad suficiente, o e1 vólúnen de1
baño es pequeño para la píeza, o se ha calentado el líqui
do al templar otras piezas, o si las piezas no se introdu
cen correctamente o no se agitan cono se quierer s€ produ
cirá un temple defectuoso.
Por descarburación superf icial-. Si no se contróla e1 a¡Il
biente que rodea la pieza, 1a capa nás exterior del acero
se puede oxidar produciendo puntos blandos ' esto se da so
bre todo en aceros de alto carbono. Se evita usando recu
brinientos adecuados (coke, viruta de fundición) o una at
mósfera controlada. Esta distribución irregul-ar de dureza
se puede remediar tenplando de nuevo l-uego de recocer.
L31
6.2.I.2 Fragilidad excesiva.
este problema son:
Grano basto. Excepto en 1os
ticos que no sufren cambios¡ ell
grano fino cuando se calientan
ó Acm.
Las causas principal-es de
aceros austeníticos y ferri
todos los demás se obtiene
justanente por encina de 4.3
El caliente de tenperatura demasiado por encima (nás de 30aC)
de A.3 ó Acm o durante denasiado tienpo conduce a la forna
ción de grano grueso, esto es 1o que se denomina ttsobre ca
Lentamiento'r. La austenita e1 templarse dará una martensi
ta grosera y frági1. En 1os aceros tenplados no debe exce
derse el grano ASTM 7. E1 renedio para el exceso de Srano
grueso es recocer y volver a templ-ar usando tenperaturas y
tiempos de permanencia correctos.
Temperatura de austenización nuy al-ta. Si se calienta
hasta una temperatura muy alta, cercana a 1a temparaLura de
ablandamiento se obtiene acero ttquemadott, que se caracteriza
porque el grano es muy grueso, en 1os línites de grano hay
óxidos y a ,veces hay fusión insipiente en la superficie.
Este probl-ena no tiene renedio; 1as piezas no son aprobecha
bles.
L32
Calentamiento irregular. Si las piezas son de forma com
plicada y se calientan muy rápido pueden producirse de si
gualdades de temperatura demasiado grandes que generan fra
gilidad en ángulos y aristas. También puede deberse a una
mala posición de la píeza cuando se introduce en el- baño de
temple. Se corrige recociendo y calentando unifornemente
introduciendo y agitando correctamente l-as piezas en e1 baño
de temple.
6.2.L.3 Deformaciones. Cono ya se anotó 1a distorsión ge
neral producida en e1 temple o en tratamientos superficia
1es tiene varios componentes que pueden deberse a diferen
tes causas
Se señalaba que los canbios de vol-úmen son inherentes a1
acero y la mejor manera de controlarlos es calentando a lss
temperaturas correctas y durante e1 Liempo adecuado. Por
otra parte, y como se indica en la tabla 4,la distorsión
puede ser eviLable cuando se debe a las siguientes causas:
Calentamiento irregular. Si al colocar las piezas en
e1 horno éstas no reciben calor unifornemente en toda Ia su
perficier s€ producen deformaciones permanentes. En 1os
hornos de mufla debe controlarse la ubicación de las piezas
respecto a 1as superficies de radiación. Este problema se
ninimiza cuando se usan baños de sales.
t_33
EnfriamienLo irregular. Siempre debe concerse 1a mejor
manera de introducir 1as ¡rlezas al baño según su geonetría
Si se tienen.deformaciones debe haber agitación y en e1 sen
tido adecuado.
Forma complicada de la pieza. El problena se debe al
diseño. E1 proyectista siempre debe tener en cuenta 1os
tratanientos Lérnicos que debe sufrir la pieza. Se pueden
atenuar las defornaciones calentando y enfriando lenta y uni
formemente (cuando sea posible) usando austempering' martem
pering o temple escalonados.
Material inadecuado. La templabilidad de1 acero repercu
te en la deformación. Cuando se quiera minimizar la defor
mación a toda costa se deben emplear aceros indeformables.
En las piezas brutas o semiacabadas r s€ presentan después
de la laminación o forja tensiones de deformación en calien
te que en el temple causan distorsiones.
Deberán eliminarse estas tensiones por normalizado o reco
cido. Las tensiones de mecanizado y 1-as originadas por 1a
deformación en frío deben aliviarse con un recocido antes
de dar la forma final.
Las grietas de tenPle en una6.2.L.4 Grietas y roturas.
134
pieza tienen diferentes causas. El acero mismo, e1 maqui
nado, e1 diseño, e1 tratamiento y el rectificado fina1.
Defectos de1 material. Es de mayor importancia selec
cionar e1 tipo correcto de acero para una aplicación dada.
E1 compromiso más inportante está en 1a tenacidad vs. 1a
resistencia a1 desgaste. Es inposible obtener un máximo
de las dos. Además del acero correcto es fundamental- su
calidad. Mientas más limpio, nenos peligro de grietas.
Las inclusiones no metálicas y las segregaciones provocan
incrementos locales de tensiones que darán lugar a agrie
t,amientos. En 1os aceros de herranientas, sobre todo en
1os rápidos actúan l-as bandas y acumulaciones de carburos
que son nuy desfavorables respecto a la distribución de ten
siones. Las segregaciones son nás comunes en 1os lingotes
laninados. Estas bandas y amontonamientos no se pueden
eliminar por tratamiento térmico y son causa frecuente de
grietas de tenple.
Debe controlarse entonces e1 material de partida usando dis
cos forjados en iez de barras; en aqueLlos hay 1íneas de
flujo que son más favorabl-es que 1as longitudinales.
Si las píezas son de forma irreLa forma de las piezas.
135
gular, con ángulos agudos, aristas pronunciadas y amplias
variaciones de sección y transiciones nuy bruscas de una
sección a otra, hay muchas probabilidades de que se produz
can grietas y aún roturas si e1 temple es nuy enérgico,
porque las secciones delgadas se calientan más y en el en
friamiento se originan grandes tensiones.
Usando cubiertas protectoras sobre 1as secciones débiles
se puede suavisar e1 desarrollo de tensiones r pero p pliminar
las. En el diseño de 1as piezas debe evitarse en todo 1o
posible 1as formas complicadas de dificil tratamiento tér
mico.
Cuando por tazones de servicio no se puede lograr una forma
más sencilla es preciso enplear un acero con mayor templabi
lidad.
En 1as píezas grandes de aceros aleados las grietas pueden
aparecer mucho tiempo después. Debe realizarse innediata
mente después de1 temple un alivio de tensiones entre 100
v 1500C.
Tratamiento defectuoso. Si se inLroduce una pieza fría
en un horno que esté a más de 3004C, se pueden originar
grietas. Si se calienta muy por encima de su temperatura
136
de ausLenización se forman grietas que se reconocen netalo
gráficanente por ser angulosas e intercristalinas. En to
dos 1os aceros 1a temperatura se debe elevar paulatinamen
te hasta e1 valor correcto.
Si el enfriamiento es demasiado brusco, por ser e1 nedio
denasiado severo, €s muy frecuente que se formen grietas.
Por eso como se anotó antes el medio debe proveer una velo
cidad 1o más próxima posible a la crítica de tenple.
Si 1as piezas según su
tamente al baño se pueden
te alLas como para causar
Introducen verticalmente,
cen girar dentro de1 baño
geonetiia no se introducen correc
crear tensiones 1o suficientemen
grietas. Las piezas largas se
las brocas y los nochuelos se ha
sobre una parri1la.
En 1as piezas con secciones variables se introduce primero
1a parte más gruesa para que se enfríe tan rápido como las
partes nás delgadas.
Las piezas con espacios huecos deben tenpl-arse con 1a aber
tura hacia arriba para que penetre el líquido en las cavi
dades y no atrapen vapor en ellas. No debe olvidarse que
la agitaci6n es decisiva para aumentar la severidad del- ten
p1e el movimiento enpieza en el monento en que se sumerge
r37
en el baño y debe continuarse de manera conveniente.
Habrá que agitar el baño cuando
des, que apenai3 pueden moverse
las colgar en reposo.
se LenplaD 1as piezas gran
y que es pref erible d,=jar
6.2.2 Defectos de1 recocido
En e1 recocido total de 1os acero's def ormados en f rí,r se
ob uiene una estructura de grano f iiio , cuando l-a def ornacion
es pequeña se puede originar un grano gruesor gue se elimi
na luego por normal-izadó;
otro defecto que se puede presentar en el recocido es la
fornación de estructuras de l,lidnanstatten por un enfrianien
to rápido e irregular desde temperaturas de recocido excesi
vameni"-e altas. A1 f ormar austenita de grar-lo grueso, duran
te el enfrianj-ento irregular y rápido, no se forma perLita
con ferrita como aLótriomorfos o idiomorgos sino la estruc
tura acicular de Widnanstatten. Esta estructura hace dis
ninuir considerablenente 1a tenacidad y 1a resistencia e
l-a tracción. Con un nornaliza'to correcto se elinina esta
microestructura consiguiéndose una distribución uniforme
de la perlita y 1a f errita.
138
Un recocido demasiado largo puede producir descarbura:ión
de 1a misma manera que se indicó en el- tenple. Se elinina
de La misma forma.
Los problemas anteriores también pueden presentarse duran
te el normalizado.
6.3 BUEN DISENO
Como se espera haber logrado en 1os capítulos anteriores
se obtuvo un conociniento sobre l-os fundamentos de1 trata
miento térnico del acero, 1os fenomenos inherentes y 1os
.¡procesos qúe deben controlarse. Sin embargo no toda la
responsabilidad de los problemas que ocurren radican en e1
tratamiento térnico en sí y no pueden ser inputables al
técnico que 1os controla.
Cono se ha repetido el conocimiento de1 material es esen
cia1, e innumerables ocasiones se enplean nateriales inade
cuados y se pretende lograr con eL1-os resultados inposibles
de conseguir con e1 trataniento térnico.
La utilización correcta de la pj-eza es fundamental, es fre
cuente que el cliente exija durezas no compatibl-es con eI
uso que va a darse a la píeza. También muchas veces se piensa
Uninnidod autonomo de Occidcnfa
Serción Biblioteco
139
que 1a dureza es e1 parámetro determinante de la bondad
de1 tratamiento térnico sin recordar su relación estrecha
con 1a resistencia, tenacidad y demás propiedades necáiii
cas del material.
Por últino y quizá 1o nás inportante es el papel que juega
e1 diseño. Con un mal diseño se hacen grandes 1os riesgos
de grietas y roturas, aunque e1 personal que haga el trata
miento térmico sea experto en su trabajo. El trabajo del
técnico se puede facilitar enormemente si la forna de la
herramienta o pieza no interfiere con el- trataniento térni
co.
La importancia de un buen diseño no se puede recalcar sufi
cientenente. E1 diseño inadecuado puede hacer que la pieza
fa1le durante el tratamiento, en cuyo caso 1a vida de ser
vicio es cero y pueden fallar premaLuramente en servicio.
La fa1la de una perte o herramienta normalmente ocurre en
una región de tensiones local-izadas o concentración de ten
siones. Por consiguiente los diseñadores de todo tipo de
equipo saben que es importante prestar atención a1 proble
ma de la concentración de tensiones, o Los concentradores
donde la tensión loca1 es mucho nayor que la Lensión noni
na1 o tensión pronedlo. Esto es particulafmente cierto ba
140
jo condiciones de esfuerzos elevados y cargas fluctuantes
Algunos concentradores de tensiones son resultado del di ;
seño: entallas cantos y esquinas agudas, cambios abruptos
de sección, filetes inadecuados, canales, ángulos reentran
tes, huecos para acé1tar, roscasrescamas delgadas, etc.
Otros son más inSidiosos y pueden resultar de una mal_a eje
cución de1 diseño: ma1 maquinado, marcas de herranientas,
rayas, grietas del pulido, cortes adyacentes a l_as cabezas
de tornil-1os, marcas de inspección o de fábrica sobre super
ficies altamente tensionadas.
No se puede construír una máquina sin algunos esfuerzos
localizados. Por otro lado r no se puede diseñar una parte
eficiente si se ignoran 1os concentradores de tensiones.
La forma ideal para el t,rataniento térnico es unaen 1a cual
todos 1os puntos de cualquier sección o superficie reciben
o regresan la misma cantidad de calor a la misna vel-ocidad.
Es claro que esta forma no existe en la práctica, pero l_a
labor del diseñador es el tratar de acercarse 1o más posi
ble. Al-gunas reglas simpl-es que el diseñador debe tener
en nente cuando diseña una parte que deba ser tratada tér
micamente son:
L4I
b. Radios de curvatura
y 1os cantos filosos.
suaves, evitar las esquinas agudas
c. Evitar 1os cambios bruscos de sección.
a. Una distri
ble o sea que
me y simétrica
bución de naterial
se debe conservar
tan uniforne como sea posi
una f orna sencil-1a, unif or
causa de grietas de temple
1as diferencias de tempera
material. A continuación
que se ronpieron por su
v 39).
Cono se ha repetido la principal
son 1as tensiones resul-tantes de
tura en las distintas partes del
se dan algunos ejenplos de piezas
diseño inadecuadoT (ver fígura 38I
a. La principal raz6n por La que se ronpió esta pieza son
1as esquinas agudae. Aunque la pieza estaba hecha de acero
D2 de temple profundo ¡ s€ concentraron tensiones en la capa
superficial durante e1 tenple produciendo grietas.
b. La placa se fabricó de un acero poco tetrplable. El ma
terial se enfrió más rápido en las esquinas y la martensita
se formó prinero en esas áreas. Cuando la formación de mar
7 V¡LENCIA, op. cir, pp. 4I2, 4L3, 4l-4 y 415
L42
FIGURA 38* Piezas que fallaron
(e)
por diseño inadecuado
VALENCIA, op. cit, p. 41-3
143
oo
oo¡
!utc ol
ooooo f "FIGURA 39* Piezas que fallaton por diseño inadecuado
VALENCIA, op. cit, p. 4L4
tl.l
I
iI
L44
empezó en l-os al-rededores, 1as tensones de compresióó
en 1os huecos fueron suficientes para provocar 1a fractura.
Aislando estos huecos sería posible reducir l-a velocidad de
enfr ianiento
c. Esta pieza hecha de acero 01 tenplado en aceite se ron
pió en el lugar del canbio de sección entre 1as partes cilin
dricas a causa de 1o brusco en 1a transición entre secciones
y 1os diferentes espesores. Durante e1 tenple 1a. Pestaña
se hizo martensítica primero y se expandió, de nodo que e1
naterial por enci¡na quedó suieto a esfuerzos de tracción.
El enfriamiento no fue eficiente en el cilindro y las dimen
siones eran nuy grandes para admitir un temple total, de ese
nodo la parte superior se contrajo en el enfrianiento y los
esfuerzos en la sección se incrementaron. En este caso no
solo es incorrecto e1 diseño si-no 1a selección del- naterial.
Se hubiera renediado algo haciendo un martenpering.
d. Esta pieza tanbién estaba
por La misma causa anterior.
do si e1 agujero hubiera sido
cho un martenpering.
Rodillos de acero 01
ya anotada, üIl cambio
hecha de aeero'01-, se rompió
TaLvez no se hubiera fraütura
pasante, o se l.e hubiera he
e.
1a
templado en aceite.
brusco de sección.
La causa fue
Deberían fabri
r45
carse los dos componentes aParte o usar un acero de tem
p1e a1 aire.
f. Matriz, tanbién de acero 01 de 100 mm. de lado. La
grieta está exagerada. Caso similar a1 anterior.
g. Caso simi1ar al anterior.
h. Caso similar al c. r natriz de acero al carbono. Las
paredes menores alcanzaron 62Rc y la base nasiva 38 a 59
Rc.
i Matriz de acero 01 rota debido a los ángul-os vivos en
1os agujeros cuadrados. Enmascarando los huecos, emplean
do un nedio Lemplante menos e.nérgico como baño de sales o
al airer s€ podría remediar algo.
En las figuras 40 a 43 se muestran algunos ejenplos de dise
ño correcto de partes.
L46
Incorrecto: secciónirrcgular si los dientesestán opuestor.
Correcto: los dientesalternados dan unasección más uniforme.
Incorrecto: ranufir enun solo lado y con es-guinas agudas.
Correcto: ranun$ cnambos lados y con ra-dio en las esquinas.
2L
lncorrecto: secc.ión dela pared muY delgaday las esguinas intemasmuv agudas.
FIGURA 40* Ejenplos de
Correcto: sección másgruesa y esquinas re-dondeadas.
diseño correctos de parte s
SAMUELSSON, op. cit, P. 24
r47
oo
oooo
Incorrccto: grandcrdifcrrncia¡ cn l¡ .¡cc-ción.
lncorrccto: esquinasagudas y grandes dife-rc¡¡cias en la sección.
fncorrccto: el ¡cr¡ierocicgo obctac uliz¡'el'en-Inamrento.
oooooo
Correcto: radio cn lasesquinas y sccción másuniforme.
Cor¡ccto: let Plecmperforadar puedcn rcrdivididas en dq.
Correcto: cl agrrjcrocontinúa ¡ todo lo lrr-8o.
FIGURA 4l Ejemplo de diseño correcto de partes
a\o./
148
Incorrecto: grandesdiferencias en la sec-ción (cn algunoe casccs incvitable).
Correcto : herr¿s¡ientahecha de.dc partescon sección mis uni-[orma
Corrccto: ranr¡ra dela cuña movida a lamitad de un diente.
Correcto: herramientahecha en dos partescon una sección má¡uniforrrrc.
FIGURA 42 Ejenplo de diseño correcto de partes
tlnivcridod lütonomo de 0aldrnt¡Sección Bib!iotero
Incorrecto: ranura dela cuña opuesta a lagartanta de loe dien-ies.
Incorrecto: grandesdifcrencias en la sec-ción.
L49
ln(orrec.to: csquinasagrrdas y grandcs dife-lencia-r en la sección,
I nco¡ recto: grandedifcrcnci¡s cn la rc-ción y ningirn radioen rl filcte.
Correeto: radio en la¡esquinas y sccción másuniforme.
Crorrecto: sección má¡rcgular y radio en elfilete.
FIGURA 43 Ejemplo de diseño correcto de partes.
.+'------J,--
150
TRATAMIENTOS I S OTERMICOS
7.1 INTRODUCCION
Se han d.esarrollado hasta ahora los temas sobre los micro
constftuyenbes del acero, curvas TTT y de transformación
isotérmica, tratamientob térmicos y problemas que pueden
presentarse en é1los, con e1 fín de obtener un conocimien
to claro y Io más completo posible sobre tales temas que
permiten tratar con alguna suficiencia 1o referente a los
Tratamientos Isotérmicos: transformaciones estructurales,
procesos de Tratamientos térmicos, tipos y características
de sales y hornos empleados en este tipo de tratamiento.
Del estudio sobre los Tratamientos Isotérmicos y del anáIi
sis de las curvas TTT de los aceros más usados en eI Taller
Astfn, €r la fabricación de herramientasr s€ obtendrá la
información requerida para e1 posterior diseño deI horno
por baño de sales; objetivo central de este proyecto.
La gama de denominaciones que encierran Ios tratamientos
isot6rmicos son: martempering, austempering, recocido iso
151
térmico, marquenching, patenting y bajo cero. Sinembargo
los principales y que se tratarán extensamente son los i
tres primeros de los mencionados en la figura 44.
Los tratamientos térmicos a temperatura constante en hor
nos de sales (o plomo fundido) se desarrollarán a partir
de1 estudio de las curvas TI .
Estos tratamientos se aplican sobre todo a piezas y herra
mientas relativamente pequeñas.
7.2 VENTAJAS DE LOS T.I. EN EL TEMPLE DE LOS ACEROS
7.2.1 Ventajas Generales
La aplicaci6n de los Tratamientos Isotérmicos aporta un
sinnúmero de ventajas, facilitando los resultados preesta
blecidos y altamente satisfactorios¡ a continuaci6n se de
tallan los nrás importantes:
Mejor distorsión
Mejora Estructural
A1ivio de Tensiones
Regularidad de durezas
Prolor¡-'9ación de1 enve jecimiento por fatiga
Evita al náximo el peligro de grietas de tenple
L52
l' lb JU'l¡ ¡0¡ 2a¡
¡€nqn! ú. lü'¡l,r'nsúll uar¡u!¡
l' lb })'l¡ lü ¡..
RrG¡¡ü¡ M*a¡ao
1. 16'3¡¡'l¡ l{t 1..
I.¡ub ¡offtlco lÚF
tratamientos IsotérmicosFIGURA 44T' Esquema de los
*PASCUAL, op cit, p.304
153
- Reduce al mfnlmo la Austenita retenida
- Aumenta Ia ductilidad del material, incluso en los de
baj a iesi liencia .
- Evita la formaci6n de cascarilla
7.2.2 VentaJas de ti-po práctico y econ6rlico
- En diversidad de tratamientos, el_ ciclo, s€ reduce.
- En general, no desprenden humos
- Facilitan Ia limpJ-eza de las piezas tratedas
7.2.3 Ventajas del Enfriamlento en Baños de Sales
La influencia que el método de enfriamiento ejerce en Ia
aparici6n de grietas y deformaciones, se comprend.erá cla
ramente observando 1a figura 45.
En éIIa se representa gráficamente el proceso de enfria
miento de la periferia y de1 centro de cuatro pJ_ezas igua
Ies templadas en agua, aceite, en baño de sales y al aire.
Se trata de piezas fabricadas con un acero aleado gue r al
ser enfriado desde arta temperatura en cualquiera de ros
cuatro medios de enfriamiento citados, siempre queda tem
154
El corozúr eslo todovio o oltotemperoturo cmndo lo Periferio
roturu es lon p€queno q.e loperifrerio y el corozúr olro
vieso lo ¿mo de lronsbr
i".ffi\)Periferio ll \
.,.*o.*lll" \
c-orcúl
L.-'--.}
Csnienzo de lotronsformociónen morlensilo
Fin de lotronsformociónen mortensiio
Temperoturo delos boilos 9e.oguo y ocrle
corozón ontes de que lo lrorshrmcionperiferio seo ccnPlelo
FIGURA 45* Prodesos de EnfriamLento de cuatro piezas deacero idénticas, en agua, aceite, baño de salesy aire r €D los que se señaLa eI principio y finde 1a transformación de austenita en martensita.
plado, porque las velocidades de enfriamiento que se obtie
nen en los cuatro casos, son mayores que La crítica de tem
ple, y por tanto¡ €D todos éIlos se obtiene martensita des
pués det enfriamiento. En la f igura 45 las'-Iíneas Ms y Mf
señalan eI principio y ffn de la transformación de Ia aus
tenita en martensita. Gracias a esas lfneas, sabemos los
momentos en que se inicia y se termina la transformación
martensítica en et corazón y en Ia periferia de las piezas
Se obserya gué, cuanto más enérgico es eI medio de enfiia
miento, resulta mayor Ia diferencia d.e tenperatura entre lar.
*APRAIZ Barreiúo, Op cit, p.276
155
periferia y eI centro,
las tensiones internas
les originan grietas y
y como consecuencia, mayores son
que se crean en el acero, Ias cua
roturas.
En el temple en aguar cuando la curva de enfriamiento de
Ia superficie llega al punto A de la línea Ms, donde se
inicia Ia transformaci6n de la austenita en martensita,
la diferencia de temperatura conel punto B de la Iínea de
enfrianiento del centro, es muy grande.
Se observa ta¡nbi6n que cuando en Ia pieza templada en agrE
se ha transformado totalmente Ia austenita de la periferia
(punto C), no se ha iniciado todavía Ia transformación de
Ia austenita de la zona centrál (punto D), o sea, que hay
en el cotaz6n una gran masa de acero en estado austenítico,
rodeado por una capa de martensita dura y frágíL. Esto
es muy peligroso, porque aI transformarse luego la austeni
ta del coraz6n de Ia pieza em martenátta, hay un aumento
der¡ol-umenr gu€ tiende a romper la capa periférica y origi
na tensiones en la capa martensitica exteúior muy dura, gÉ
puede J-J.egar a romperse o agrletarse.
En las curvas de enfrúamllento en aceite, se vé que la velo
cldad es más J-enta, y que cuando se inicia Ia transforma
ci6nr pulto E, la diferencia de temperatura entre la peri
1s6
feria y el centro, E-F, €s nás Pequeña que Ia A-B corres
pondiente al agua, habiéndose efectuado una gran parte de
la transformaci6n y expansión de1 centro antes de que toda
1a masa de1 acero de la periferia alcancen La temperatura
correspondiente aI punto R y se transforme en Martensita
dura y frágil. En eI temple en aceite hay menos tensiones
porque parte de la transformaci6n de Ia periferia y el
centro se hacen a la vez, y es pequeño el porcentaje de
acero de la zona central- que se dilata en el temple después
de que la zona perifériaa está templada y dura.
En el enfriamiento al aire, la diferencj.a es menor; todas
las partes se transforman casi aI mismo tiempo y hay un mí
nimo de tensiones residuales con menor peligro de grietas
y deformaciones. EI enfriamiento en baño de sales a una
temperatura ligeraménte superior a La crítica Ms, donde se
mantLene al acero un cierto tiempo y luego se enfrfa al ai
r€, es eI más beneficioso. se consigue de esta forma que
igualen las temperaturas de la periferia y del centro an
tes de que La austenita se transforne en otras constituyen
tes, y luego, al enfrJ-arse al aire, la transú'ormacidn de
Ia periferia y el centro se verifica casi aL mismo tl-empo.
Como la diferencia de temperatura entre ambas zonas es pe
queña y casi nula, serán despreciables las tensiones y las
deformacj.ones que se crean y el peligro de grJ.etas desapa
L57
rece también casi Por comPleto -
7.3 MARTEMPERING
7 .3.1 Definición del proceso
Este término describe un procedlniento de temple a alta
temperatura cuyo objetivo es disminuir las grietas, la dis
torsión y los esfuerzos residuales. No es un proceso de
revenido ("Tempering") como lo indica su nombre y Por eso
tiende a 11márseIe Marquenching (Martemplado). Como se
observa en la Figura 46. En este proceso hay tres etapas8
Se efectúa eI calentamiento del acero manteniendo a una
temperatura superior a Ia crítica durante un tiemPo sufi
ciente para Su corrpleta austenizací'on¡ se enfría desde es
ta temperatura en un medio fluído caliente (Aceite calien
t€, sales fundidas o metal fundido) cuya temperatura puede
osciLar ,entr:e 200 y 300oC y debe ser superior al punto Ms,
de comienzo de formaci6n de la martensita.
Es necesario que el enfriamiento sea suficientemente rápi
do para que la curva de enfriamiento no corte a Ia nariz
de la curva rtsrr en ningún punto, Pü€s si 1o hiciera, parte
rs '¡alencia op. cit. p. 135
158
T(oC)
FIGURA 46* Curso de J.a TeBperatura en eL teople en bañocaliente
de la austenita se transformarfa en gtros constitulzenteg
que aL llegar a La zona de fornaciSn de Xa rnartenplter ten
drfamos que parte de Ia masa no serfa ya de auStenit'q y no
se podrfa transformar.
A.lIf se deja el acetro hasta que La temPeratutra en todA J.a
pieza sea uniforme sin gue Se pr6dqzcan tfansfofnacionesr
Las tensiones tér¡nicas se aliviarán casi totalnente y no
habrán aparecido hasta este mofnento tensiones pof ttransfor
macion¡, pü€s la piez¿ continúa siendo austenita' AI extra
erla de1 baño aún está blanda y se puede enderez?r si ha
sufrido alguna distorsi6n; eI estado austenitico puede com
probarse por la falta de atracci6n de un inán.
Seguida¡nente la pieza se enfría (generalnente en aire quieto)
WANKE y SCHRAMMT oP. cit, P.135
Unlwnidod aulonomo de 0etldanfc
Sección Biblioteco
enfriomienlolenlo
159
,.-.-'
a una velocidad moderad,a para prevenir grandes diferencias
de temperatura en Ia superficie y centro de Ia pieza. Con
el enfriamiento al aire se pasa por debajo del punto de la
martensita y empieza a fotrmarse ésta brusca y simultánea,i
mente en toda Ia pieza; como el enfriamiento es lentor. s€
obtiene martensita cúbica, que presenta menores variacio
nes'de volumen.
Aunque hay menos tensi6n y distorsión que en eI temple or
dinario, la microestructura está constitufda por martensi
ta primaria que es frágíI para muchas apllcaciones por Io
que puede ser necesa¡iio un revsnido. Para efectuar el mar
ternpéring de piezas de un acero d,eterminado se debe cono
cer previamente Ia curva de l-a "Str .de enfriamiento contí
nuo del acero, y especialmente, Ia posición de su naríz 6
narices, Ia temperatura correspondiente aI punto lts y eI
tiempo necesario para que se inicie la transformación a
una temperatura ligeramente superior a la correspondiente
al punto Ms, que corresponde a la que se va a utilízat en
eI baño de sales.
7.2.3 Apl-icaciones
EI temple en baño caliente presenta sobre el ordLnario l-a
ventája ya mencionada, de que por el enfriamfento J.ento ca
160
si no se producen distorsiones y se aminora et perigro de
agrietamiento. Por éllo, se aplica a piezas delicadas, tá
res como troqueres de forma complicada con partes delgadas
y de gran longitud, fabricaci6n de l_imas y de engranajes.
Pero desafortunacamente, el éxito del tratamiehto depende
del espesor de la pieza a templar. Las secciones no pue
den ser mayores de 15 mm para ros aceros no al-eados, de
40 mm para los de aleacj.dn media y s6lo en los de alta ale
aci6n puede conseguirse et temple de toda La secci6n cuan
do el espesor es superior a 40 mm según ha .tabLa 5.
En eI caso de los aceros de cementacidn
verdadero temple en baño caliente en Iátada.
s6lo se produce un
capa externa cemen
7 .3 ,3 Ef icacia del TempJ"e
Para ra rearizaci6n prdctica es importante .saber cu4res son
los factores o medios que J.nfluyen sobre ra eficacia de un
baño cariente o rdediante los cuales se puede modificar estaLa eficacia der Tempre depende de La temperatura, €l contenii
do de agua, eI- movimiento y eI eñJ.,odamiento extenso del baíro..
Las temperaturas de los baños carientes dependen de le comp@)
sici6n der materlat. como norma generaJ- puede indlcarse que
161
.tñ¡
JJ
o
o
Hc)zF]
oooorño\onooe\¡oFINNCN
oooooorntnooooNC\¡tnLn.$tñtttttltntntñtnrno
N e\¡ ñ¡ c\¡ C\¡ oN N C\¡ C\¡ (n Cf)
oooooNoornN @ O O C\¡ O@ ol\ r-l rl O\ Fltllttloooooo
r{tñO\O@O@OiOO\@O
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¡{Ec)ooc¡A+J tsEl fro(0F{E
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KHo) u)OH
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o+J¡{dE>|
'rit{c)
0)+J(n
o
t{
+J(út{c)
Eq)
Ei
LN
Fl
Fr
TABLA 6* Temperaturas detipos de aceros
Ios baños calientes para algunosde empleo f re cuelrte .
Tipo deAcero
Telq)eraturadel baño calÍente o,C
Duración máximadel nanteniuriento
S
Aceros de construcci6n
Aceros para hacerherra¡rientas
Aceros rápidos
42 CrYA50 CrV445 Cr!{oV 6 771 Sí7100 Cr 6145 Cr 6
c70w1c 100 w 1
105 cd{ 6
ABC III818D
DMo 5E18Co5
320-340280-300350-400200-240280-300250-300
280-300220-250250-300
400-540400-550400-550400-580400-580
203020505050
205020
180240300180180
* WANKEY Schramm, Op. cJ.t, p.136
para los aceros no aleados deben
ras de 18006 22OaC¡ para J.os de
oC; y para los aceros rápidos de
iLustra La temperatura del baño
mientas conunes, y en la Tabla 6
del baño caliente nos muestra la
miento en dicho baño.
usarse baños con tenperatu
aleaci6n media de 250 6 3OO
45Od 55Ooc. La tabla 5
para algunos aceros de herra
adern6s de La temperatura
d.urac16n,,máxima de manteni
Como se diJo antes la
un determinado acero
temperatura de
se puede deduc j.r
un baño adecuado para
de su diagrama isotér
163
mico, aunque ahora se han incluf do tabl-as para iriforn:nación
general, posteriormente se harán los análisis para determi
nar Ia temperatura deI baño caliente requérida,.para cada
uno de Los aceros objeto de estudio.
Un pequeño contenido de agua en eL baño caliente aumenta
notablemente su capacidad de enfrl-amieüto. Este efecto
aumenta hasta gue el baño se satura con eI agua, porque
entonces empiezan a formarse burbujas de vapor y vuelve a
disminuir la eficacia del baño.
Se considera buena capacidad de enfriramiento en un baño de
temple cuando eI contenido de agua está entre 0.4 y 1.1t.
Puede deshidratarse un baño calentándoLo a 350'C y mante
niéndolo algunas horas a esta temperatura.
La capacidad de enfriamiento de los baños, se incrementa
moviendo las piezas o hacl-endo circular aI baño mediante
unl.agitador. Aunque el efecto es mulz pequeño y en J-a mayo
ría de los casos despreciables, con el- empl-eo de un agita
dor cabe templar una mgyor cantidad de productos.
Los baños calientes se desenlod,arán regularmente, aunque
cantidades de lodo de1 orden de1 1sal 20t s6Lo producen
efectos insignificantes sobre 1a r¡elocl-dad de enfitamiento,
L64
Sinembargo, proporciones de lodo como ésta' o mayores'
pueden dar lugar a la formación de incrustaciones sobre
Ias piezas, que producen tenples irregulares, y son casi
imposibles de eliminar en la limpieza (peligro de corro
si6n). Asfrnismo, pueden produclrse incrustaciones en Ios
elementos de calefacclón y sobrecalentanlentos local'es de
baño.
7.4 TEIIPLE BAINITICO O AUSTEMPERING
7.4.1 Definici6n del Proceso
Teruple Bainf tico es la transforsraci6n lsotérnica de una
aleación forzosa a una temperatura por debajo de La forma
ci6n de la perlita y por encima del punto Ms, como se
muestra en Ia Figura 47.
La aplicaci6n de este trata¡nJ.ento isotérmico tiene gran
aceptaci6n cuand,o se desean conseguir resultados simila
res a los que se obtienen con l-os temples y revenidos con
vencionales, pero con la gran ventaJa sobre éstos de que
al lJ.egar el acero a La zona de transformaci8n martenslti
c4r se eliminan los riesgos de rotura evit6ndose las defor
maclones de temples casi totalmente. AsfmLsmor s€ evita
La formación de microgrietas,intercrlstaLinas, güQ se pro
vocan en los temples ordinarios.
165
FIGURA 47t Curso de la Temperatura en el temple bainítico
Los aceros tratados isotérmicamente, propiamente denomina
do de Austempering, quedan con estructuras baihí-ticas, 1o
grándose por este procediniento que la tenacidad de la pie
za tratada, sea muy superior a la conseguida con eI temple
y revenido normales con idénticas durezas. AI mismo tien
po que se consiguen estos resultados tan satisfactorios,
en muchos tratamientos se puede prescindir del revenido,
reduciendo por consiguiente el ciclo deI tratamiento t6rmi
co.
Igual que en el martempering pod.emos considerar 3 etapas
en este proceso:
La pieza se calienta a la temperatura de austenLzaci6n que
generalmenter €s la misma temperatura del templ-e ordinario.
Esta temperatura superior a Ac3 es de Ia mayor importancia
para Ia estructura que se obtendrá en el- tratamiento. A1
aumentar la temperatura de Austenizaci6n es más grosera Ia
estructura bainítica formada y menor la resistencia. Des
pués de la austenización la É1czá ,se enfría en un baño que
WANKE y SCHARAT{M r op. ci t, p. 146
L66
sé nantiene a una temperatura constante, generalmente en
tre 250 y 550oC. La temperatura de este baño, una detergi
nada de Ia zona bainitica, es decisiva para los valores
de resistencia y tenacidad que tendrá la pieza tratada, Pa
ra gue eI trataml-ento sea correcto y Ia estructura sea to
talmente bainitica, eI enfriamiento en la primera fase de
be ser suficientemente rápido para evitar la formaci6n de
perlita (rigura 48) .
Se mantiene J-a pieza en el baño el tiempo suficiente para
que l-a Austenita se transforme por conpleto en bainita.
La duraci6n de este tratamiento puede deducl-rse del- diagra
ma TTT y debe ser suficientemente grande para que se haya
transformado por Lo menos eI 95t de la estructura.
Una vez transcurrido el tiempo de mantenlmiento¡ s€ puede
efectuar eL enfriamJ.ento posterior de l-a manera que más
convenga y no es necesarj-o ningún revenj-do. La austenita
no transformada se convierte durante el enfrl-amiento pos
terior en martensita cuando se desciende por debajo de !!s
y la presencia de este constituyente hace descender mucho
a la resiliencia.
7 .4.2. Aplicaciones
Dadas las grades ventajas que presenta el- Austempering en
L67
? | on \
FIGURA 48* Apficaci6n deL Dlagre¡la TTT lBotÉroico delacero Lw 1403 aI tenrple bainftico.
cuanto a que aumenta l-a ductilidad o energfa absorvida por
impacto (Tabla 7) reduce Ia distorsidn y eI tiempo de tra
tamiento para obtener dgws -..1 entre 35 y 55 Rc; se emplea
este tratarniento para piezas en las que Ia defdrmacifinr to
lerable es pequefla y cuando Ia resiLiencia exigida es gran
de, por eJenplo, cilindros y vastagos de émbblo'en las te
bricas aeronáuticas, piezas y herrauientas de paredes del
gadas y aceros de resotte.
Todos los aceros y dimensiones adecuadas Para nartenpering
sgn-- tambien capaces de experimentar eL austempering son
también capaces de experménüar,'e1 austempering. Auqque
en general todos los aceros pueden sofieterse al- temple bai
nfticor s€ consiguen solo caracterfsticas fitiLes de resls
IfNAKE , Schramm, op. cit, P. 147
comienzo de lo lronsformocion
ro
168
TABLAi) 7 Propiedades Mecánicas de un Acero 1095 Tratadopor tres l.fétodos
Probeta Tratamiento Dureza Energía Absorv. Elongacidn
#1
2
3
4
5
6
Temple en agua
Ternple en agrua
lhrtaq>ering y
Martempering y
Austempering
Austerpering
53.0 RC
52.5 RC
53,0 RC
52.8 RC
52.0 RC
52.5 RC
y rev.
y rey.
relren r
reven
26 J.
19J
38 ,t
33J
61 J
54J
0t
0
0
0
11r
8r
* VALENCIAT op cit. p.204
t,enriia y tenacidad en los que eI contenido de Carbono es
superior aI 0.4t. A1 elegir los aceros para temple bainl
tico debe tenerse en cuenta que resulta econ6mico emplear
aceros de transformaci6n rápida en la zona bainítica, pues
to que exigen tienpo de mantenimiento menores a la tempera
tura de transformaci6n. En J-os ;diagramas TTT isotérmicos,
1a curva de comienzo de trans6ormaci6n estará cerca de1
e j e de cj rdenadas .
7 .5'' RECOCIDO ISOTERlIICO
7 .5.1 Definicidn del pxoceso
Conslste en efectuar Ia descomposlci6n de la austenita, en
,
Uniwrsidod ¡ulooom(t do
Serción Bibliotsco169
Ias inmediaciones de Ia nariz perlitica de Ia curva de 'rSrr
EI acero se calienta a una temperatura ligeramente supe
rior a la crftica (algunas veces Ac3, pero generaLmente
Ac:l y enfriar luego 1o más rápidamente posibl-e hasta una
tenperatura ligerarnente j.nferior a A1 r rnaDtén{endo eI ace
ro a esta temperatura el tiempo necesarJ.o para que se rreri
fique Ia transformaci6n y Luego se enfrfa al aire (Flgura
4e)
Con esta técnica, el" tiempo del ci.clo del. recocido son te
ducidas al mfnimo.
En la ejecuci6n deL tratamiento t€nrnico de recocj.do isotér
mico se dlstinguen dos etapas principalesr
Conseguir una austenización completa del acero. Esta fa
se del tratamiento tiene una gran importancia en los resul
tados f inal-es de Ia operación. La consecucidn de una aus
tenita homogénea, o sea, una difusL6n total del carbono,
evita Ia formación de bandas, malogrando totalrnente et re
sultado final. Para lograr una austenizaci6n compteta, de
berán ser respetadas aL máximo las ternperaturas cotrespon
dientes al tipo de acero y los tienrpos necesarios para un
total disol"uci6n. Igualmente una austenizacL6n correcta
determina, el ta¡naño de grano que se conseguirá al final
dIe cicLo.
L70
Aca
zom dorle ¡at @nsrguc I
lo e3tructuro'lominor o i
tomt¡ien der\ nominodo\ btonco-\. nego.\\\\
\\\\\\
FIGURA 49* Curso de la Temperatura en el recocido Isotérmico.
deI ciclo.
Bajada de temperatura controlada hasta I-a zona de transfor
mación. Cada tipo de acero determina su temperatura de
transformaci6n perll-tica, pero' puede decJ.rse a títuLo orien
tativo que las temperaturas de transformaci6n están compren
didas entre l-os 600 o y 700 oC.
Enr,estos tratamientos tienerrgran importancJ.a gue eL enfria
miento del material hasta la temperatura del baño caliente,
se haga muy rapidamente, y asf el proceso podrá ser corto
y eI acero quedará bLando. Cuanto más rápido sea ese des
censo de temperatura, menor será Ia duraci6n del tratamien
n PASCUAL, op. cit. p. 315
L7I
to..,
7 .5.2 Aplicaciones
Las estructuras laminares conseguidas con e1 recocido
isotérmico son id6neas para aquerlas piezas construfdas
con aceros de baJo contenido de carbono y de baja aLeaclóh_
destinados a Ia construcci6n de engranaJes tal.Lados y
piezas brochadas.
La aparici6n de una ferrita y perl_ita repartJ.da unlforme
mente en ra estructura del- rnaterial- recocido, favorece e1
mecanizado y tratamientos térmicos posteriores. cuando
se trata de aceros dul-ces, este tipo de estructuras no es
er adecuado, puesto que el resultado es de durezas demasia
do bajas, favorecfendo er gripado o desEarro del metal alser mecanizado. En este caso es preferible someter al ma
terial. a un trataniento de bonificación, para rograr una
estructura de tipo sorbftico.
7.6 OTROS TRATAMIENTOS ISOTERMICOS
7 ,6 .1 $larquenching
si por efecto de composición qufmica del aceror no de tiem
L72
po de ejecutarse el- Martempering puede dejarse el material
un tiempo más prolongado, perrnitiendo que se produzca un.
porcentaje de bainita a Ia temperatura de temple Ms del
acero.
Este apagado de matenirniento mj.xtor €s eJ. denornLnado dE
IIARQUENCHING, dando como resultado una estructura bainlta
Martensitica, d€ caracterfsticas altarnente satisfactorj-as.
Su aplicacl6n es 6ptima en engranaJes sorneti.dos a grandes
esfuerzos ejes, etc. En las fábricas de avlones y autorn6
viles más destacados del mundo se aplica este tratamlento
como norma en un sinnúmero de piezas de Eran responsabili
dad.
7 .6.2 Patenting
Este es un trataniento usado en la industrie dei. alarnbre
y ep una forrna signifleativa y úttl- de eustempering modl-
ficado. Se apLica principalmente eL alarnbre de acero no
aleado o de baJa aleaci6n con un contenldo de carbono en
tre 0.6 y 1.1+. El tratamiento deL alarnbre o de Ia vari
J.Ia austenizada se hace templando contfnuamente en un baño
que mantieüe entre 500 y 540oC y en eL cual permanece por
perfodos de 10 a 90 segundos,
L73
A esa temperatura se forma perJ-ita laninar fina. A pesar
de su dureza esta estructura ha demostrado que eg adecua
d.a para eI estirado de alambre pues puede acomodar grand.esr
reducciones de área sin fracturarse.
Este trata¡niento d6 una combinaci6n de alta ductlL¡fdtad
y resistencia noderadamente aLta. Hay otras forrnas de aus
tempering rnodlficado que originan estructuras mezcladas de
perl,ita y bainita y que son comunes en la práctica indus
trial. Las cantidades de perlita y bainita pueden variar
ampliamente según eI tipo de proceso' si-nembargo, estas
¡¡rácticas están limitadas por varios úactores crfticos y
se necesita ensayo y error para desarrollar un ciclo óptt
mo para piezas de composición y sección definidas.
7.6.3. Tratamiento Isotérmico baJo cero o Subcero
Este tratamiento tJ-ene su principal aplicaciSn, cuando se
quiere reducir al n6ximo l-a austenita residual que no se
transform6 después de un enfrlaml-ento hasta Ia temperatura
ambiente. Generalmente esta austenita no transformada s€
encuentra mezclada entre la martensita o la bainita.
En todos los casos el tratamiento deberá ejecutarse con los
siguientes pasos¡
L74
a- El enfrianlento bajo 0, se realiza inmedlatamente des
pués del tenple.
b. EL acero se mantiene durante un tLempo (1O a 180 minu
tos, según sea el caso) a temperatura 6ptima de transfor
mación, gü€ generalmente se sitúa entre los 60 y 100oC.
c. Seguidamente se procede a la subida Lenta de tempera
tura ambiente y revenido.
d. Después del. reyenido de estabitizaci6n de Ia austeni
ta no trqnsforruada en el curso del tratarniento bajo 0, pue
de efectuarse un nuevo enfriamiento a baja temperatura,
beneflciando el cJ-cIo deL tratarniento.
e. No se debe olvidar que cual-quLer transformación de Ia
austenita provoca un aumento de tenslones interhas, Ias
cuales hacen aumentar é1 peligro de grietas y roturas.
Donde el ¡3¿t¿plento bajo O, deba apl-J-carsd en nratrices 6
piezas conplicadas y de fuertes desequllibrios dimenslona
Ies, éste se podrá eJecutar después del- temple y revenido
de la pieza.l Con esta t€cnica, la austenita retenida es
nás reacia a Ia transformacl6n, pero se evitan los riesgos
anteriorrnente seflalados .
f. En tadas los casos, Ia martensita obtenida en La trans
forrnaci6n deberá ser revenida a un mfnimo de 150'c'
Las tenperaturas bajo 0oC, se conslguen con eL nitr6geno
lfquido a ternperaturas de menos de 190cC, y con un baño de
]-75
acet,ona más anhfdrldo carb6nico s6lfdo, temperaturas de
hasta -75oC.
7.7 SALES PARA BAÑOS DE TEMPLE
7;7.1 ceneralLdades
Para el tratamiento térmico de los aceros, son cada dfa
más empleados J.os baños de sales fundidas. Están constituf
das principalmente por cantl-dades variabLes de cloruros,
carbonatos, nitritos, nitratos y cianuros de sodio, potasiio
y Bario que se utilizan para temperaturas variables desde
150oa'1 300'C" Unas veces, s€ usan como medio de enfria
miento y sustituyen con ventaja al acéite y aI plomo fundi
do, y otras veces, €n cambio, se util-izan para calentar
las piezas y también para cementarlas o nitruiarlas. En
nuestro caso s61o nos referimos a l-as sales utiLl-zad.as pa
ra e1 enfriamiento y especialmente para los procesos de
Martempering, Bonificado intermedio (Austempering) y reco
cido isotérmico.
Cuando se templa en baño caliente, el lugar de enfriar en
aceite se tiene Ia ventaja de que no se forman burbujas de
vapor y por Lo tanto, no se producen endurecimientos hetero
géneos, El enfriamiento desde Ia temperatura de temple has
]-76
ta la del baño se produce por conyecci6n pura, En baños
de este tipo se pueden templar todos los aceros para tem
ple en aceite (Aleados) cuya temperatura de austenizaci6n
no exceda de 95OcC tarrbién pueden templarse piezas de ace
ros no aleados, de hasta lQmm de diámetro, directamente
desde 1a tenperatura de cementaci6n.
Los aceros con ternpetratura de temple de nás de 950oC sue
len ser de tempJ-e al al.re, pero resulta venta joso enf riar
los en un baño de sales fundidas con temperaturas más ele
vadas porque Ia extraccidn del calor por el- baño es más
homogénea y no existe el peligro de corrosi6n o formaci6n
de cascarilla y sienrpre son posibles si se enfrían aI ai
re.
Las propiedades de enfrianiento de estos baños dependen
principaLmente de:
1. La temperatura del baño, según sea eI tipo de acero a
temp).ar.
2. De la agitaci6n deL baño.
3. De la presencia de otras. sales más alto punto de de
fusi6n, sedimenüádas:;en et baño, formando Iodos' producto
del arrastre que Las piezas ori:ginan, cuando son auSteniza
das o calentadas en baños de sales.
L77
Los lodos formados deben ser retirados peri6dicamenter III€
diante dispositivos adecuados. Los baños de sales calien
te bien proyectadas disponen de un sLstema de filtraje'
el que permite mantener un baño en $ptimas condiciones de
apagado, evitando Los graves inconvenientes que presentan
la presencla de otras sales, las cuales modifican la com
posici6n deI baño.
4. En los .baños que comPrenden ternperaturas de 150 -300e
C. Ia presencia de agua modifica sensiblsmente eI efecto
de apagado de Los bAños. Es conveftiente que cuando se pre
pafe un baño con sales nuevasr s€ Inantenga durante unas
48 horas a l"a temperatura de 300'c, con l-a f l-nalldad de
e1imj.nar la hu¡nedad retenida en las saLes.
De acuerdo con su utlJ.izaci$n J.os bAños se pueden cLasif i
car en seis grupos de Los cuales solamente para nuestro
interés conslderaremos los dos prineros:
1. Sales que se empJ-ean en un l-ntervalo de temperaturas
conprendido entre 150 y 4004C. Se suelen emplear con dos
f ines principal.es:
a. Para enfrJ¡ar las piezas que han sLdo caLentadas (eh
horno de mufla) a la temperatura de temple y que al ser
enfriados en Las sales sufrirán un temple' martempering,
austempering, Tecocido isot6rmico, etc. y
178
b. Para calentar
tas templadas.
durante eI revenldo pLezas o herramien
Para ambos usos se suelen emplear sales L-1, L-2, L-3 de
la tabla 8, preparados prirtcipalmente a base de nitritos
y nitratos.
2. Para calentar durante eI revenido de herramLentas y
piezas a temperaturas comprendidas entre 400 y 600oC ó,pa
ra el enfriamientor €n tratamientos isotérnl-cos, se suelen
emplear sales L-4 y L-5, constitufdas generalmente a base
de cloruro s6dico, cloruro cál-cico, cloruro barico, carbo
nato s6dico, etc.
A continuaci6n nos referimos a las sales de apagado común
mente utii-izadas en ros tratamientos enunci-ados anterior
mente; tanto desde eI punto de vista comercial, a modo de
orientacidn para su posible compra, como desde el punto de
vista de su composici6n qufmicar €n caso de requérirse su
preparaci6n.
7,2.2 Baños para Marternpering - AustenperJ-ng y Revenido
7 .2 .2 .1 Sale s comerciales
como se estudi6 en er capíturo referente a tratamientos iso
ünircmi&d auronomo de 0ccidcnlr
Sección Bibliotsco
L79
PORCENTAJE EN PESO
i KNO¡
TAHA 8r Composiciones' temperaturasdiversas sales.
de fusión v de utilización de
NUCNCiunuro¡ülico
Doi¡-| ¡rc r0r I
Tcmpc-f [l ul¡
dc lu¡l(rr
Zqm dc tcm-¡xrutufc rlc r¡¡(¡rcrq¡¡¡crILlut'lcNr(ll I K(:l
(;l(,nrr0 | (jlururorirü¡c0 I potú¡¡co
{s 55145 55
15 25120 30
20 30l10 ,nl
Il-181 -I.¡ ¡nax I: I '-'n15 251
20 301l(l 15 I
.ro 5u I
lool-I
UuCl¡Clor ur ubf¡¡ic0
25 35
98 nrin92 90
40 50
15 25
:
)i¡:r..O¡¡it rrttu¡üJ ¡co
.10 50
fi¡NC)¡!\¡u ¡tu¡o.l¡ co
40 509ü min
(¡chCloru¡ ocAlcr{o
N¡¡CO¡C¡¡t¡o¡r¡-ro ¡ülico
KCNCil¡ruro¡totü¡i! o
L-1
L-1
I-1I-2
t-4
H-1H-2
c-rc-2c-3
c-5c-6
C-Er'-q(:-l u
0 5Cl
6300s081Ír760
50 6050 60
45 55
140
220J,U549
480
b /)595i0-J/ bt,
6206206:rl6"1{)
6'.¿U
620
02(lü:lu495I tr5
160200400G20
5i030lÁ
50 60
70 80¡i0 f¡0
735 8980?5 925
700 925E15 1(){}5
1035 t340955 1260
96 min 4 max4 max
20 3020 3010 15
15 255 ltJ
9fro
ti?0
35 4045 5030 407(' 8000 ?Q
{u 5tl30 4055 65
t-|
96 mtn
Ito*,rt:
78ó gis785 955840 e55815 955¡
785 895815 955815 l):'5
El5 U5l,
52s 675525 075
* AFRAZ BARRHRO, op. ciL.p. 1S
térmicos, 1a formación de la martensj-ta para 1os acero3 n.tramientas
corrientes se encuentra aproximadamente a 2004C. Para reali
zar e1 enfriamiento en estas condiciones puede enplearse
1a sa1 de revenido DURFERRIT AS-140 (nombre comercial Degussa)
cuyo punto de fusión es aproximadamente 1404C (ver tabla 9)
Pueden templarse.en este baño todos 1os aceros templables en
aceiLe, es decir, todos 1os aceros aleados, siempre que su
temperatura de tenple no exceda a los 9500C.
180
TABLA 9r+ Intervalos de tenperatura para 1a aplicación de 1os baños a sa1 DURFERRIT.
D¡nomlno<lónTcmp.roluro oproxlmodo dr lrobolo rn 'C
mln¡rno móxlmo sdmi¡ibh.n co¡o¡rrpcciolor
AS t.ro
AS 2[¡0
AS 300
AVS 250
G5 2r0
GS {30
GS 5,t0
cs 560
GS 750
GS 960
GS 5{r)/R 2
Gs 750/R 2
Corbonrulrol
Scmpcrncufrol 950
Sompcrnculrol I 100
c2ClyCl-boñoc,lcs/c3yA5/c3c6/c3c7GS 560/C 2
GS 560/C 3
Gs 510/C lN5
't óo
250
l,ro
300
260
,170
580
qn
lo0ó50
900
1000
1 000
I 100
500
550
7@
un800
7m
500
580
650
380
5s9
550
550
550
600
6(X,
900
I 100
t3m
t50
lr@
I 300
I 300
I 300
s50
930
9¡{t
930
930
910
850
930
910
600
ó00
700
9(X,
1100
bi¡ 7@
I 150
I 000
I f50
1150
I 350
I 350
950
950
950
950
,50
950
950
J+ DEGUSSA ABTELUNG DURFERRIT. Manual de templeFrankfurt. A.M., Se 1875, p. 139
Los aceros con tenperaturas de temple superior a 950eC
son generalmente tenplables al aire ' pero es conveniente en
181
frrii.r¿'rlos tarnbién en un baño caliente, porque éste absorve
el calor en forma regular y, por otra parte, evita Ia ca
rrosL6n o Ia oxidaci6n de La pieza, lo que no sucede aI
enfriar aI aire. co¡no baño caliente para esta clase de
aceros, s€ emplea La s4I de recocido BURFERRIT-GS-430¡ en
casos excepcionaJ.es puede uEarse tamblén la sal de recoci
do DURFERRIT-GS-230.
Si se necesiten tenperaturas Para el revenido, podrán em
plearse sales ¡9-220 6 AS-300, PU€s estas son un poco más
baratas que las AS-140. Pero si hay que trabajar a tempe
raturas de revenido un poco m6s bajas de unos 160oc, debe
tá, usArse AS-140, cen eL cuaL se puede trabaja.r en todo
el rrirárgen de temperaturas entre 160 oy 550 oC, tanblén a
temperaturas más altas, donde pudiera emplearse AS'22Q, de
berá preferirse el baño AS-140, porqqe por sus menores pq
didas por adhesidn es más eoon6ml-co en el- uso-
Las sales de revenido DURFERRIT se entregan en forma de
polvo teñido de cdilor rosado para evitar que se confundan
con otras sales, aI mezcl-arLas por ejemplo, son sales dia
nurantes existe eI peJ-l-gro de expJ-osión.
Las sales AS deben fundirse en crj.soles de acero iluLce en
butidos o soldados o en crisoJ.es de fundicidn gris. La
1.82
calefaccj-6n puede ser a gas g el€ctnica, debe erritarse en
1o poslble cal-efacci6n a petr6leo. De ningún nodo puede
emplearse calefacci6n con coque u otros combustibles só1i
dos.
EI apagado en este tipo de sales presenta Ia ventaJa de
que una vez retirada Ia pleza del baflor.la sal se despren
de fáciLmente de ÉIla, aI ser enfriada o lavada en agua
corriente.
Otra aplicación de los baños AS es teñir de azul piezas
blancas de acero previamente pulidas a temperaturas entre
2E0o y 550"C.
'¡7 .2.2.2 preparación de Sales
En cuanto a su composicl6n qufmica puede consultarse Ia
tabLa 8. Algunos autores recomiendan¡
saLes para baJas temperaturas, revenidosr fnarteqpsring y
austempering.
45t NaN02 + 55r KN03
sales para bajas temperaturas, revenidos, ternples isot€rmicos y oxidaci6n azul.
50t NaNO + 50 KN03
Algunas caracterfstJ.cas de estas saLes sen ¡
183
Zona de trabajo.. . t .....,..1 5006 550oC, como temperatura máxLoa de peligro.
Peso especlf ico.. r.. ..2.2
Calor especffLco .0.25
Potencia calorffica por Lt y e..0.51
Toxicidad mediana,.., r.. a r r.....no contiene cj-anuro
7 .2.2.3 Baños pBra recocJ.do Isotérmico
Aunque en este pnoyecto no se contempla J-a posibilfdad de
realizar recocido isotérmico, mencionaremos a nodo de in
formativo, a].gunos tipos de sales empleadas para este pro
cese. Comercj.almente, Ia firma DEGUSgA*, ofrece Ias si
guientes mezcJ,as:
cS-540/Ca, cS-560/CS (baños de recocido con contenido de
cianuro) ¡ cS-230, cS-430, GS-540, GS-570 y cS-960 (baños
para recocido Iibres de cianuro). Las temperaturas de tra
bajo pueden observarse en l-a tabl-a 9.
7,8 HORNS PARA BAÑO DE SALES
En general los hornos más utilizados son los de calenta
miento por reslstencias exteriores y l-os de electr6dos
sumergidos en eL baño; tanbién se üüiLizan hornos calenta
dos por 94s, presentando éstos probLemas de rnantenlmiento /
y riesgos en la operaci6n por posJ-ble sobrecalentaniento
It DEGIESA, op. cit. p. 31 a 46
184
del baño
7.8.1 Calentaniento nediante resistencias exteriores
Consiste en rodear e1 crisol con resistencias laterales, la
cualles pueden ser del mismo tiÉo de alanbre que el enplea
do en 1os hornos e1éctricos de cánara (Aleaciones- Cromo-
Niquel, Crono-Hierro-Aluminio). E1 calentarniento es en 8e
neral latera1, pocaS veces se deben situar resistencias en
el fondor |aeue en cáso de posibles fugas del baño este puede fluir ha
cia 1as resistencias, cuando se requiera resistencia en el fondo' estas
deben conectarse separadamente de las laterales '
Las resistencias deben colocarse suficientenente separadas
del crisol de manera que permitan 1a dilatación de este y se
aproveche a1 máximo 1a transferencia de calor por radiación
y evitando que se produzcan sobrecalentamientos locales.
Este tipo de hornos suele utilizarse para el revenido y el
enfriamiento en baño de sales debido a que su temperatura
de funcionamiento está limitada a 1os 9504C.
Poseen la ventaja de que la regulación de temperatura es sen
cilla y presentan el inconveniente de que su velocidad de ca
lentamiento es 1enta.
185
Los crisoles util-izados en
mente fabricados en aceros
o fundición gris.
este tipo de hornos son general
suaves, aceros al- Cromo-Niquel
7 .8.2 Calentaniento por electrodos sunergidos
En este tipo de hornos se aprovecha l-a propia resistencia
de1 baño al paso de La corriente eléctrica. Su principio
de funcionamlento es sencill-o, pueden colocarse dos o tres'
electrodos para corriente nonofásica 6 trifásica réspectiva
mente, o bien pueden instalarse en panales dentro de1 crisol.
Los electrodos son alinentados por un transfornador-reductor
de tensión, haciendose por este notivo la construcción de
este tipo de hornos más costosos que 1as de resistencias ex
teriores; en canbio su capacidad de calentaniento es máxina
dado que el calor se genera directamente dentro del horno.
Estos hornos se diseñan para temperaturas¡ conprendidas entre
500 y 15000C l-o que los hace particul-armente útiles en el ca
lentamiento de piezas y en el temple de los aceros rápidos.
Pernite realizar prácticanente todo tipo de trataniento iso
térmico a todo tipo de acero.
186
7.8.3 Precausiones con los baños de sales
Este capítulo se refiere al cuidado que debe tenerse con
las sales coneréiales y en particular con la AS-140 por
ser la de nás fáci1 adquisición en el- mercado regional y
además en el caso de ser necesaria la preparación de la sa1,
sus características se asemejan bastante a 1a AS-140 por ser
de bajas tenperaturas y libres de cianuro.
En general, cuando se templa en baños de sales debe cuidar
se de no introducir piezas húnedas a €aüe¡:!a Ere podría presen
tarse salpicaduras capaces de originar quenaduras a laperso
na que aLiende el baño. Deben protegerse los ojos y l-as ma
nos contra estas eventuales salpicaduras qUe pueden evitar
se de la mejor manera precaLentando 1as piezas de 200 a 300
grados centígrados.
Nunca deben enfriarse en baños de baja tenperatura' piezas
con tenperaturas superiores a 1os 950oC (co1or anaranjado)
ya que existe el peligro de explosión. No se debe, Por tan
to, enfriar en este tipo de baños aceros cuya temperatura
de tenple sea superior de los 9504C.
A1 sobrecálentar total o parcialnente 1os baños, es decir,
si se calienta a tenperaturas mayores de 5504C' e1 nitrato
187
reacciona con e1
bles cantidades
crisol, 1o que libera considerahierro de1
de calor.
Si
go
bien 1a reacción no origina expl0siones, 1l-eva sinembar
a l-a destrucción del crisol'
E1 recalentaniento de1 baño también püede producirse cuando
se introducen piezas pequeñas (tornill-os' haces de alanbre
delgado o similares) en grandes cantidades con alta tempera
tura; debido a1 repentino aumento de la temperatura' el- 1í
quido puede ser lanzado fuera de1 crisol' Se recomienda
tampoco revenir pequeñas piezas de acero a tenperaLuras mayo
res de 550aC en grandes cantidades'
Otracausadeunsobrecalentamientodelbañopuedesuceder
porlaformacióndelodosproductosdelosbañosdecalenta
niento ya que estos provocan una acunulación de calor y so
brecalentamientoloca]-.Porestaraz6nr€snecesariolin
piar periodicamente de 1ádo 1os baños de nitrato; además'
debe tenerse e1 mayor cuidado de que no lleguen objetos r'com
bustibles a 1os baños'
Nunca deben aPagarse Piezas que
to en horno de baño de sales que
que los residuos Presente en las
provengan de un calentanien
contengan cianuro debido a
perforaciones o inclusiones
188
de las piezas pueden 11egar a reaccionar violentamente con
los baños calientes. Cuando en un ta1ler de tratamiento
térmico se requiera el uso de sales que conLengan cianuro
deben usarse 1as que llanen la at"rrci$n por su forma (ovoi
des) o por su color (verdes, azúles) con el fin de que se
puedan distinguir con las denás sales empleadas en el ta
11er, €n especial- de las que contienen nitratos, evitandose
así su contacto en el almacenamiento. En nuestro caso par
ticular e1 caLentamiento de las piezas para tenple se reali
zará en hornos de mufla; sin embargo si en un futuro llegara
a disponerse hornos de calentaniento a base de cianuro debe
rá investigarse a fondo 1os cuidados que deben tenerse con
esLos compuestos.
En 1a tabla 10 se indican las observaciones que deben tener
se en cuenta cuando se mezclan l-as sales conerciales DURFE
RRIT (Degussa).
Uniwrsidod aufonomo de 0aid¡nl¡Sección Biblioteco
189
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lr fl ll l.j 1l ll U O ll 9 o O il t:] o o 3 O') o rl r?'? {'
(.,(-),.-'O o O U O O O O (.) t) O \) a O Q (¡ O lj tr 1'n
) O () O C) O () O U O (i o rr O a O' O t¡ O t rt'P{
¡ r, Ir o '¡ a (l a a Q () O I t () o ll !'l t¡ ll .} I | +
a | 0 C, a g () a ú C¡ (' L) | , rr O ll Ll lr ll + {} + t
o I C a a () 3 I O U a u O O O ¡ q () O 9+'t'9
I l:l lr [l ll O l, O ll O a O r) O () O O O O O '
t '
¡l
ü:il+f +f f +t++rÜoi)9()of f f +oo()or) | () Q O o r) o. tllf . Q oou t + l. I i t
,) ü O (r O () i', t O a a | () O \) t-J 11 ti I I' ?
r.i O () O u O o q () I ll O O O O O tl Q ll tl o ' '
I
r: c) ¡' o () a () o () ü lJ a,a I o o ll g ri ll * I e I
rt () af () ü o,) () I I ll I a a () () l¡ tl ll ll e l'9|,
-l
-
+J'r{o
1 | \. () r) t () O ¡¡ f) (, i tl u () O () ii li fl ll Ll Ú t '' ¡
I,, 1,, r) o o ú t () I () + )t I a r' (J t- ['l Ii ll "
{ I¡!lt---l CN
V)
a6
190
TABLA DE MEZCLAS
Observaciones para 1a Tabla de Mezclas
o Mezclas usuales para la preparación de l-os baños de car
buración y de recocido; pueden mezclarse en cualquier
relación sin Peligro.
O Mezclas no usuales; e1 traspaso de piezas puede realízar
Seenambasdirecciones;puedenmezclarseencualquier
ré1acióñ sin Peligro'
R No se puede mezclar ni hacer traspaso de piezas en ningu
na dirección para no dañar los baños '
! Por peligro de exitlosión no se debe, de ningún modo ' mez
clar ni hacer trasPasos.
t Mezclas no usuales; para no hacer daño a 1os baños' tras
paso de piezas únicanente en dirección de la flecha'
! peligroso mezclar; tonando precauciones especiales: tras
paso en dirección de 1a flecha son posibles y usuales.
191
8 CLASIFICACION DE LOS ACEROS
8.1 INTRODUCCION
Actualnente se encuentran en la etapa de 1a inplenentación
1as normas /: IS0 (International Standard Organizatión),
sinembargo hoy en día se continúa con e1 enpleo de diver
Sas normas desde internacionales hasta regionales, como
también nomenclaturas de 1os fabricantes de aceros.
La raz6n fundamental de este problema radica en que cada
casa fabricante designa sus productos en forma arbitraria
aunque algunas veces derivan su nomenglatura de l-a estanda
rízaciín IS0.
En este capítulo se presenta la clasificación según l-as nor
(SÉE Scbty. Institute of Autonotive Engineer), -AISI (Anerican
Iron and Conité de Normas Alemanas. Finalnente se incluirá
1a tabl-a de conposición qúínica de los aceros de herranien
tas para trabajo en frío según la norma IS0 4957 de 1-980.
En general se se centrará l-a atención en 1os aceros de herra
L92
mientas para trabajo en frfo y para trabajo en callente,
ya que en este grupo están los aceros que se tratarán tér
micamente en el- horno por baño de sales, objeto de este
proyecto.
8.2 GENERAI,IDADES
Los aceros suelen claslficarse Por:
EL PROCEDIMIENTQ DE OBTENCION
a. Aceros fabricados en convertldor Besseruer
b. Aceros fabricados en hornos Seieoens Martfn
c. Aceros fabricados en hornos el-6ctricos
d. Aceros f ab.ricados en crisol.
L,A COIIPOSÍCION QUII'tICA
a. Aceros aI carbono
a-1 De bajo carbono - 0-08 a 0.2t de C.
a.2 De medio carbono -0-25 a 0-45t de C
a.3 De alto carbono - 0.50 a 1.0t de C'
b. Aceros aleados
b.1 De baja aleaci6n - Menos del 5t de elementos aleantes
b.2 De media aleación - de 5 a 8t de elementos aleantes
b.3 Altamente aleados con más del 8t de aleantes
LA UTILIZACION
193
a. Aceros de censtruccl6n
b- Aceros de herramientas
c. Aceros inoxidables y resistentes al caIoF
Ii.
LAS PROPIEDADES
a. De baja regi.stencla
b. De alta resistenciá
c. Ultra alta resistencia
LAS CONDICIONES DE TE!.TPI,E
a. De tempJ.e en aEua
b. De temple en aceite
c. De temple aI aire
8.3 ESPECITICACION DE ACEROS SEGUN NORMAS AMERICANAS
( SAE-AISI )
La no¡rma AISI especifica los aceros utilizando una Letra
mayúscuIa para indicar eI proceso de fabricaci6n del- acero'
así:
A: Aceros aLeados producidos en horno Sienens-Martfn bási
co s.
B: Aceros aL carbono producidos en convertidor Bessemer
ácido
C: Aceros aI carbono producido en horno Siemens-Mártin
ác ido
L94
D: Aceros producidos en horno slernenF-tfertfn ácildo
E: Aceros producidos en horno eLéctrico
8.3.1 Especificaci6n AISI para ecelos grado de rnaquinarla
UtiLiza 4 nú¡neros que indican le cor¡popiciQn quf4lcA cen
sus lfmj.tes. EL sistema de nuroeraciÓn básico adoptado por
La sAE es bastante sj.I0ilar y s61o difiere en pequeños deta
LLes.
La letra que ind j-ca eI pfoceso de fabricaclfin, Se ublca al
final de los 4 dfgitos, sin embargo, hoy en dle se oririte
eJ- acero qn La.r.mnyorÍa r'de los casos - Cuando La J-etra
omite, eI acero generalmente fué producido en hornO Siemens
MartÍn.
8.3 .'l .1 S j.stena nurtérieo básico (YzX¡f )
El primer dfgito (Y) indica el tipo de acero al cual perte
necen .
EL segundo dfgito (Zl lndicar pára los aceroE aleados, eI
porcentaje aproximado del etr¡e4ento al.eante Pfedominaüte'
Los úl-tirnos dfgitos (XX) indican eI cóntenido medio de car
bono en cent€cimas de Poqrcentaje.
195
8. 3 . 1 .2 significado de la primera cifra ¡
1 Indica un acero aI carbono
2 rndica un acero al nlquel
3 Indica un acero al nlqueL-cromo
4 Indica un acero al mol¡{üdeno
5 tndica un acero al cro¡De
6 rndica un acero al crgno-yanadd¡o
7 Es un número en reserva
8 Indlca un acetro al nfqueL-cromo-moLibdeno
9 Indica un acero al ,nagnesio-silicio
8. 3 . 1 ,3 Significado de la segundo difra
TIPOS DE ACERO
ACEROS AL CARBONO- Acero puramente al carbono- Aceros resuLfurados, fáciL rnecanLzado- Aceros refosforados, resuJ-furados,
fáciL mecanizado
ACEROS AL MANGANESOAceros de alto rnanganeso
ACEROS AL NIQUEL- Aceros con 3.5t Ni- Aceros con 5t Ni
ACEROS AL NIQUEL-CROlrO- Aceros con 1.25t Nl y 0.6t Cr- Aceros con 1.75t Nivy 1.00t Cr.- Aceros con 3.58 Ni y 1.5t Cr
ACEROS Ar. NIQUEL-CROMO
DESIGNACTON
1 XXXI 0XX't'txx
1 2xx
1 3xx1 5XX
2xxx23XX25xx
3XXX31 xx32xx33XX
L96
TIPOS DE ACERO
Aceros con 1.252 Nl Y 0.6t CrAceros con 1.75t Ni Y 1.00t CrAceros con 3.5t Ni Y J.5t cr
ACEROS RESISTENTES A LA CORR,OSION Y ELCALOR.ACEROS AL MOLIBDENO
Aceros al carbono-molibdeno- Aceros al cromo-molibdeno- Aceros aI crono-nfquel-molibdeno- Aceros aI nlquel-molibdeno- Aceros aI nfquel-cromo
Aceros aI nf quel-nolibdeno (máxirnocontenido de Ni)
ACEROS AL CROMO
- Aceros aI bajo cromo- Aceros aI medio cromo
ACEROS AL CROIIQ-VANADTO- Aceros Con 1 t Cr-Vanadio
ACEROS NIQUE r,-CROMO-MOLTBDENOAcero s nfque l-crorno-rnoLibdeno(alto nfquel)
- Aceros nfquel-crorno-mollbdeno(máximo níquel )
- Aqeros al mangfenego-sillcio- Aceros nfqueJ--cromodnolibdeno
(aIto nfquel)- Aceros al boro resistentes
(0.0005* mfnl-mo)
DES IGNACION
3'l xx3 2XX3 3XX
4xxx40 xx41XX43xx46xX47XX
48xx
Sxxx51XX52XX
6xxx61XX
86XX
87XX
88XX92XX
93XX
xxBxx
8.3,2 Especificacl6n AISI parq aceros de herramientas
Utiliza un agrupaniento mixto de cono se templan, c6mo es
tán aleados y de cómo se utiLizan. (tablas 11 y 121.
8.4 ESPECIFICACION DE ACEROS SEGUN NOR¡4A EUROPEA (DüN)
L97
TABLA 11 E+ecificación AISI para eerm de herramientas.
Acero paraHerrasuienta
C6mo setemplan
C6no seAIean
EupJ.eo
woAU
P
S
L
H
H
TM
(1 0-r 9)
( 20-39 )
En agruaEn aceiteEn aireEn aceite oen baño lsotérruico
Aceite o aire
En aceite oen baño isotérnrico
Baja aleaci6n¡edia aLeaci6nAl-to C, alto Cr
DébiLrrentealeadoBase cro,rno
Base W
Base W
BaSe Mo
Aplicaciones detrabajo en frfo
Fab. de apldes enla Ind. plástica.Resistencia al- impacto de trabajoen frío
Aplicaciones detrabaJo en calienteAceros ráp!.dos
La clasificaeidn de los aceros según La noroa DIN es muy
simiLar a las erqpleadas por las n@rrnas ISO, aunque en la
actuaJ.idad no se dJ-spone de suficiente informaci6n acerca
de éstas últinas por estar en algunos casos todavla en pre
paraci6n.
IJa nor'¡04 DIN I7006 establece un{,¡fl!signaclSn completa que
consta de tres partes: producciSn, cornposici6n y tratamien
to.
En la parte de producci6n hay s6lo Letras, inforrnan sobre
198
TABLA 12t, Composiciónes'i típd.cad de los aceros de ltrarramiantas normalizadas en Estados Unidos.
Doal6nnciór c Hn s1 Nt Cr llo Y Y Otroo
tü aiuten ;oo al choguc
s-ls-2s-tls-5s-6s-7
o,50or 50
o.55or55o, t¡5
o,50
or25o,40o,8()o,801,4oor 50
or 70
Lr052 rr)O
2, oo
2r?5
o,60
':uo
,'l¡o3,25
or45
or 40
o, [ol,50
2t25 or22
or 30
or?5
D tompl ena el. to
o-1
o-2
o-6
o-7
or 90
o,901, 4o
l,!9.
1, 2o
1,60o,70o.60
0r 30
or 3o
1, oo
o.40
or50
o.60
I
,25
-JDo medla aleac tdn y ternple al airo
L-2L-)A-ll
A-5
A-6
r-7a-8A-g
A-10
1, oo
Lt25l, oo
l, oo
orTo
2r25or55or50Lr35
or 50
or 5()
2.OO
3r0o2, oo
o,60o' 30
or So
1, 80
O' 30
or 3oo' Jo
o' 30
o' 30
o' Joot 9o
l, o5
Lr25
J
1' 50
1., 80
5, oo
5'oo1, (X)
1, oo
l, oo
5r25
5'@t:oo
1, oo
1, oo
l, oo
IrooIrOO .
l, oo
Lr25
1, tro
1' 5O
l, o0
Lr25
o'351r@
\ '7o
lrloDc alto carbono Y alto cro¡Do
>2D-3
D-llD-5
D.?
lr502r252r251, 50
2r)5
o,40o,4()o,40o,4oo, qo
o, qo
orqoo,40or ¡ro
o,40
L2.2512, OO
12, OO
12, oo
12,5()
t:oo
lrool'roolroo 4r@
có3r@
Do baja alooc ,ón para eopleoa ea lalca
LzL-)L6
Or5-lrO1, oo
o,70
orSoo,50o, 5o
ot loo, Jo
o' 30 l,5o
I, OO
1, 50
or Eo (r 2q
o, eoo,20
Do alto carbono Y volfraoloecLale¡
PAra cBplcoa
F-lF-2
0,35o.25
or25o.25
Lr25i. 50
* PALACIOS BEPARAZ, Jósé lterf a r AcerQs ile herrqqientAs paratraba jos en f rlo, tladrid, Bevista Def ornlaci6n tqetalúrgica No.88, 1983 , P .2
aF--
Unlnnidod Aulonomo de Qccidcnlc
Sección Bibliotero
199
Ia
de
clase de úundición y sobre las propiedades resultantes
l-a fundici6n.
En la parte de coÍrposici6n hay nflmeros y J.etras; designan
propiedades de empleo, resistencia a la tracci6n, conposi
ción quírmica y,/o grupos de calidad.
En la parte de tratamiento hay núneros y letras; indican
Ia clase de conformación, la condici6n de tratanriento tér
mico y Ia extensl6n de Ia garantfa.
8.4.1 Especificaci6n de los Aceros de construccJ.6n (aceros
no aleados)
La norna DIN 17100-1965 (coincide parcialrnente con la Euro
norma 25-1966) se refiere a los aceros de construccl6n
asl: "Se consideran aceros de construcci6n en general. ace
ros sin alear y de baja aleaci6n, que usualrnente en condi
ci6n de oonformación en caliente después de un normaLizado
o después de una transformaci6n en frfo esencialrnente a ba
se de su resistencia a Ia tracci6n y lfolte de fluencia se
emplean por e jempJ.o en superestnucturas'l de construcci6n de
puentes, construccL6n de ilepósitos, de vehf cuJ-os y de maqui
na ria tt .
200
8.4-1.1 Aceros básicos no aleados
8.4.1.1.1 Resistencia
Les dos nú¡rleros df gitos gue pteceden eL, sfmbolo St (aceros
Stal1 en alernán) especlf ica La "mfnirua regLstencj.a a Ia
tracclón en kg/mm2, ejemplo:
Aceros St 42 tiene una resistencia a traccj.dn mfn{mq de
42 mm2.
También pqede obtenerse la resistencj.a mfníqa a,la trac
ción, nultiplicando los dígitos por 9.81 y redondeando con
1o que se obtiene en ¡¡lurur2. E jemplo:
St-37;37x9.81=360
Resistencia a Ia tracción = ¡oQN/mm2
8.4,1 .1 .2 Grupo de calidad
Los aceros pueden suoinistrarse en tt?es grupos de calidad.
Con valores de garantfa iguales para las p:ropJ.edades rneiá
nicas, s€ diferencian las clases de acero de cada uno de
los grupos de calldad ppr la composici6n qufoica, conforna
bilidad, especialmente por Ia insensibtlidail e Ia ratu¡:¿,
por f ragilidad y aptitftd de soLdadura, e j enplo:
St 37-2 - grupo de calidad 2
20L
8.4.1.1.3 CIases de DeÉoxidaci6n
La letra que especifica la clase de desoxldaci6n se ante
pone al símbolo St,
U ¡ Efervescente
R : Calrnado
RR: Especialmente celmads
Ejemplo: USt 33-1 i RSt 34-2
8.4.7,1 ,4 Condici6n de tratamientq Lo de sualnlstro)
Está indicada por letnas que se ubican eL f,inaL de la espe
d i flcación .
U;: Conforrnado en callente sin trataoiento
N: Cuendo eI- acero se suministra en condici6n norrnal.iza
do.
Ejemplo: RSt 37-2N r St 34-1U
EI cliente podr6 solicitar una condicldn de suninfstrq de¡'
teroinada, teníendo en cuenta eI espesor del materiaL soli
citado. E jempl-o: Ios aceros St 33-1; St 34-1 ¡ St 37^1 ¡
SE 42-1 y St 50-l se suministran en estado norqaXlzado tN)
hasta espesore s de chapa de 4.75 fliÍlr de este espesor en
adelante se sunrinistran laminado en caliente y sin trata
miento CU) .
202
El procedimiento de conformaoi.;$ii queda a julcio deL sumi
nistrador, cuando no se acuerde Io contrario en eL pedido,
pero generalmente los aceros según esta norma se suminiS
tran en condición de conformación en caLiente o sea, lani
nados en caliente o for jados en caLl-ente.
8.4. I , I .5 Frocediniente de fabrlcaci6n
par4 J.os aceros de grupo de calidad 2 y 3 puede anteponer
se una letra que indica eI Procedimlento de fundici6n'
E : Aceros el horno eléctrico
M ¡ Acerqs siemeng-!'la,rttn
Y : Acero de Oxiconvertidor
E j,enplo : YRS t 37 -2
Deda Ia guLtipllcidad de prqcesos
se tiende a suprimir Ia letra que
to de fundicidn, perrnaneciendo el
ner que dar otras definiciones.
!)edernos de f,undici6n I
determinq eJ- procedioien
grupo de caLidad sin te
Si eL acero no presenta Ietra carqcterfstica ParA e1 proce
so de fundicl-ón y sin cif:ra caracterfstica para el grupo
de calidad, se entlende siempre aceros del grupo de cali
dad l. EI procedlmleüto es determinqdo por el. surninistra
203
dor y no dado a conocer r
8.4.1 .1 6 Condici6n de empleo
Q , : Aptitud para Ia ptegadrlra. E jempJ.o r QSt 37-3
Z z Adecuado para est j.rado en bansas. E jealple ¡ ff,ZSt 42-1
P : Aptitud para transforareci6n en plezas levladas en es
tampa o en m6quinas de forja. EJemplo: UPSI 37-2
Ro: Aptitud para la fabricacL6n de tubos soldados. Ejemplo
RoSt 52-3
Cu: Cuando se presenta contenidos de 0.25t a 0.35t de Cu
y se añade a la propia designacldn del acero. Ejemplo:
RSt 37-2 Cu 3
w: Aceros resistentes al calor
A: Aceros resistentes al envejecinlento
TT: Aqeros cen indicaci6n de la tenacidad a baJas tempera
turas.
8.4.1.2 Aceros de construcci6n de caLidad no aleados
Los aceros de calidad no a].eados destinados a un tratamien
to térmico llevan el sfmbolo c con eJ- número fndj-ce de car
bono, gue es eI contenido en carbono multiplicado por 100.
Ejemplo: C55 indica un acero oon 0.55t de carbono.
204
A f in de identif f car J-a necesaria dif erencj.aci6n de Ios
aceros refinados no aleados, a continuacidn del sfrnbolo C
se ponen letras con eI siguiente signJ-ficado:
K : Aceros refinados con baJo contenfdo en fdsforo y azu
fre .
f z Acerorjpara tenple por inducci6n y lJ.arua
m ; Acero refinado con indicaci6n de los valcres náximo y
mfnimo de contenido en azufre.
q ¡ Acetro bonificado y de cementaci6n destinads a la densi
ficaci6n en frfo.
EJempIo: CK 45¡ ga 35 : Cq 35: Cf 53
I .4,2 Especif icaci6n de J.os aceros aleadoE
Los aceros al,eades se designan conforae a su cornpodción.
En los aceros de baja aleación, Ia suma de los componentes
de aJ"eación queda por debajo del 5t en raasa. Los aceros
de alta aleaci6n son aquel-Ios con más del 5t en nasa de
conponentes de a].eaci6n,- Ilevan una X delante de La indicacl6n de qaterial-.
En los nonbres ab¡?eyiados del ¡nateriat se Incluyen solanen
te J.os elementos de aleación que son necesarios para Iaidentifj.cación tlel acero.
205
8.4.2.1 Aceros aleados
La primera cifra se refiere siempre al contenido de carbo
no y se prescinde del símbolo C. El contenido de carbono
en t se obtiene dividfendo el dato por '100.
Ejemplo: Acero 2Q Mn Cr 5. El nflmero fndlce de carbono es
20, entonces eI acero contiene 2O/1OO - 0.2t de carbono.
Las cifras caracterfstlcas de l"a cuentfe de las adiciones
de aleaci6n se hal-l-an reunidas iletrás de los sf¡rboLos Suf
micos en el mismo orden gue éstos. Estas ci'fras se sepa
ran mediante un espacio libre para las diversas susta,ncias
de adición.
Con el ohJeto de qlue las deslgnaclones del raeterial repul
ten dentro de lo posible cor:tas, Io que se hace generaloen
te es no dar nada nás que las cifras de uno o dos materia
Ies añadidos. Con eI fín de que resulten slempre núneros
enteros p4ra Ia cdantfa de los materiales de adicidn, lLos
porcentaJes en peso de los materiales de adici6n, de las
aleaciones se muJ.tiplican por 4, por 10 6 por 100. El re
sultado redondeado es lo que aparece entonces como cffra
caracterfstJ.ca en la designacJ-6n abreviada.
206
MULTIPLICADORES PARA LOS MATEENALES
DlultipJ.lcador 4 Mul.Fiplicador
DE ADICTON
10 lrtultipLicadsr I o0
AL Carbono C
Cu F6sforo P
Mo. Azufre S
Ta Nitr6geno NTiv
1 .25r
CromoCobal to
NÍque 1Silicio
Manganeso Mn
AluminioCobre :.
Mo I ibdenoTantalioTi tanioVanadio
nanganeso ef¡
CrCo
NiSi
Tungsteno W
Ejemplos:
- Aceto 20 I'tn Cr 5
El contenido de 5-=4
Acero 42 Cr
Contenido de
Contenido de
Mo4
C: 421oo
cromo
=0 42*
1tz4-=4
Acero 1 3 Cr Mo 44
Contenido de carbono: 0.1 3t
Contenido de crono: 1 t
Conténids de Molibdeno 3 0. I t
8.4,2.2 Aceras de aLta aleaci6n
Lleyan la letra X por delante de La indicaci0n de rnaterial.
Todos Los componentes de Ia areaci6n tienen el- multiprica
dor 1t mantenl-éndose en 100 para el carbono.
EjempJ-o: El acero X5 Cr Ni Ho 7A12 contienet 511AQ= 0.Q05t
de carbono¡ 18t de Cr y 12 de NfqueL y unq cantidad no con
207
signada de molibdeno.
Pertenecen a éste tipo llos aceros raFidos, los eceros para
trabajo en cariente y los aceros de pocas variaciones di
mensionales ( indeformables) .
8.4.2.3 Aceros rápidos
En la designación de estos aceres no ae ineluyen los sfm
bolos qufmicos de l-os metales al-eados. Detnás de ra letra
s (schnerrarbeitsstahl= acero para trabajo rápido) se dan
siempre en eI orden de tungsteno, mol_ j.bdeno, vanadio y ¡
caso de existir cobalto, los porcentaJes aproximados en
peso de estos metares de aleaci6n. Los nú¡reros se separan
mediante un guf6n. Los contenidos de carbono, y de cromo
no se indican en la désignaci6n abreviada; eI crooo entraen todos l-os aceros rápidos en l-a proporci6n de 3.9 a 4.sü
Ejemplos: Aceros S 12-1-4-5 contl_ene:
124 de tungsteno
1 t de molibdeno
4 t de r¡anadio
5t de cobalto
EI acero S 18-0-1 contiene:
18t de tungsteno
Ot de moLibdeno
208
1t de vanadio
8.5 ESPECITICAC NON DE ACEROS SEGUN NORMA INTER,NACIONAL
ISO
La estandarizaci6n se ha rzenido depA,rroll4ndo para todas
las apJ-icaciones de ingeniería, dlsponiéndose ya Cle ensa
yos de mateÉiaIes y probetas estand,arizadas, ,.medidas y torerancias para perfiles mdtáricos, crasificaci6n y especi
caci6n de aceros regidas por &a norna l-nternacl-onal loErán
dose con é11o simprificar en el suministro y control de
las materias primas.
En el caso que nos ocupa encontrarnos una especiflcaci6n
muy similar a La uúllizada por Ia EURONORU !r en casos con
cretos se asemeJa basthnte a la cl-aslficaci6n DrN conside
rada en eI aparte 8.4 de este capítuLo.
8.5. 1 Aceros J.aminados en cahiente (HOT ROLLED)
A diferencia de Ia eLasificac
ra J-os aceros de construcción
aceros de calidad no aleados:
aceros en aceros laminados en
aceros estructuraleg y aceros
i6n dada por La norrne DIN pa
3 aceros básicos no aleados y
Ia norma ISO clasifica los
f río, larni nados en cal iente ,al carbono.
univcn¡dod t¡rLn0m0 de 0ccidenfc
Sectión libliotso209
La norma ISO 3573 presenta cuatro (4) calidades del tipo
laminado en cal j-ente : HR 1 , HR 2, HR;3,y HR 4, dif eren .
ciándose cada uno de éltos por eL porcentaJe de carbono,
fdsforo, azÍjfce y manganeso y desde luego por su resisten
cia a tracci6n.
EIporcentajedecarbonoYadesde0.]5tParaIaca1idad
(HR 1) hasta 0r088 para la calidad 4 (HR 4). Los conte¡ii
dos de fósforo V,,azufte se hacen menores a medida que au
menta el número de calidad;1o mismo que La resistencia a
Ia traccidn que va desde 43O Mpa (43 kg /m^2) para eI HR 1,
hasta 39O MPa (39 Kg ./mm2) para el IIR 4. EI porcenta je de
Mn también disminuye al aumentar el número de cal-idad, des
de 0,60t, para el HR 1, hasta 0,459 para eI HR 4.
8.5.2 Aceros lamlnados en frfo (cor,p RoLLED)
La nerrna ISO 3574 presenta Las misnas cuatro (4) calidades
para este tipo de aceros: CR 7 , CR 2, CR 3, CR 4 con el
misrno significado anterior para los contenid.os de C, p, S
y tln, ,yaniando solo Ia resistencia q traccidn que ya desde
370 MPa para la calidad I hasta 340 Mpa para la catidad 4.
8.5.3 Acero estructura].
2to
Doolgnaci.ón Nr c sl lln Cr Xo NI Y U
X 2lJ Cr 12
X 21O CrY l?x L65 CrMoV 12
115 CrV floO Cr 6
L\5 V Jtel MnCr 5
90 HnV E
1o5 tJCr 6
8O UCrV 8
6o vcrv 7
45 vcrv 7)5 YCrV 7
5f xrcrnov 650 NlCr 13
x ¡5 Nlcrl.to tl
I 19 NiCrt{o lr
1.2080L.24)6r.260r1.2210L.20671.2838L.2L62r.28421.2419L.2552L.2550L.25\2r. 25blL.27LLL.272LL.2767L.2?64
2r@2, oo
L165
1t 15
1, oo
1r 45
or 21
or9oI' 05
o'&or60o, 15
or)5or 5lt
o' 5o
o'lr5o' 19
or)or3o')or2or3o'3o,3o12
o12
or5or6lroIroo')or3or?or2
ot)o')or)or)or)ot lr
1'32rO
lroortor3
or)or3o16
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TABLA 1 3't Conposición química de los Aceras de herramientaspara trabajo en frfo norrqalizados en Alemanla'
* PAI,AcIos RE?ARAZ,.'-3osé Éaüf a, opi. -cit.,. P.5
Según ISO 630 estos aceros se especifican con eI simbolo Fe
seguido de dos dígitos que especifican la resistencia a trac
ci6n en xg /mm2 y finalmente con una de las letras A, B, C
6 D que indican eI índice de calidad del acero.
En Ia tabla 14 puede verse la especificaci6n ISO, las dife
rencias y semejanzas con otras normas para estos tipos de
acero. .
8. 5. 4 Acero s al Carbono
2LL
TABLA 14*' Steel for Structural and General EngineeringPurposes (IS0 630 and 1052)
* KVERNELAND, Knut. 0. I,Iorld Metric Standards f orengineering, steel material data, New York, Industrial Press, L978 p. 10-118
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En Ia norma ISO 683, muy similar a La norma DIN, se espe
cifican los aceros al carbón por medJ-o det sfmbolo nCrt se
guido de dos dfgitos qpe indican eI contenido en t,ide car
bono, seguido de letras minúsculas que se refieren a los
contenidos de fósforo y azufre tal cotno sre indica en La
tabla 1 5.
Finalrnenter €n J.as tabLa 14,
claslficaclón dada por la ISO
tas, donde aI mismo tiempo se
con las divisiones dadas por
riormente.
15, 1-'6 y 17 se incluyen Ia
para los aceros de herramien
dividen guardando similitud
Las nornas estudLadas ante
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TABLA 17* Aceros de Herramientas propuestas por IS0.
PALACI0S REPARAZ, José María. Consideracionessobre 1os aceros de herramientas y su trataniento térmico. Madrid, REvista DeformacióMetá1ica No. 99 1984, p. 11
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0,5tlo.ó{ | l,7o/¡,20 | 0.?o/t.0{¡0.rrl0,51 | c.¡t/r¡,$ | o.?t¡l1,0o0,16/0,25 1 (1,0|<1.00,t6lo.¡51 <1,0 | <¡.00.1.,/0,rfl ¡r,o I sr.00.r¡/0.{¡l <l,o I sl,0¡,0{r/t.lfl a¡,0 | sl,0
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2L6
9 DISEÑO DEL HORNO
9.1 PARAME1SOS DE DISENO
9.1.1 Tipo de aceros
En general, e1- horno para enfriamiento en baño de sales,
puede utilizarse con todo tipo de aceros dadas sus inigua
lables ventajas en cuanto a 1a poca defornación y a la eli
ninación de tensiones internas en e1 materlal templado;
sinenbargo, se enpleará especialmenLe en e1 tenpl-e isotér
mj-co de los aceros de herramientas y los aceros rápidos,
sobre todo aquellos cuyo enfrianiento se reconienda hacer
en aceite.
En consulta realizada en e1 tal1er ASTIN, destinatario del
horno, con e1 Ingeniero Mariano Benavidez, se estuvo de a
cuerdo en que los aceros de mayor uso ahl son: D6, D3, D2,
PzO, S1, 01, H13, 142 y T1 de la especializacíín AISI y que
para fines de estudio a fondo se tomarán principalnente los
siguientes: D3, P2O, S1, 01, H13 y HZ (ver anexos 1 al 6).
2t7
Basados en esta infornacj.ón y en general en la obtenida
en los catálogos sobre 1a temperatura de temple de tal-es
aceros¡ s€ determinará 1a tenperatura de trabajo náxima
del- horno.
A fin de disponer de una conpleta infornación sobre los a
ceros a templar, s€ incluyen las hojas de naterial de los
seis (6) tipos de aceros escogidos, ae incluye para cada
uno e1 respectivo diagrama de enfrianiento contínuo y de
revenido; esto-permiLe a1 nisno tiempo orientar a1 opera
rio del horno sobre la mejor nanera de obtener los resul
tados deseados en e1 tratamiento térmico.
9.L.2 Tanaño, forna y número de piezas a tratar
Las piezas que comúnnenLe requj-eren tratamiento térnico es
pecial son, en general, de poco tamaño (secciones pequeñas).
Las formas pueden ser muy diversas y no requieren de análisis
especial por cuanto se supone que en l-a etapa de diseño se
han tenido en cuenta 1os factores nás favorables que perni
tan un tratamiento térmico eficaz; es de sperar, adenás que
el operario conoce 1as formas nás ádecuadas para introducir
las piezas en e1 baño de apagado. Entonces, es un hecho
que este factor no influye en e1 diseño; sinembargo en los
218
capítul-os anteriores se describe detalladanente 1a técnica
de 1os tratamientos térnicos con e1 fin de llenar l-os vacíos
que en esta materia tenga e1 eventual operario. El uso de
baño de sales para el apagado de piezas sometidae a tenple
ofrece grandes ventajas respecto a1 temple ordinario cuando
de tratar térmicamenLe piezas conplicadas ae trata.
En cuanto al número de piezasr €s decir, la masa de naterial
de trabajo, direnos que este es un parámetro que solamente
i_nfluye en el tanaño del horno y nás concretamente en el vo
lúnen de las sales de apagado. Debe buscarse que La nasa de
sea la adecuada para que a1- introducirla en el baño, este no
se caliente hasta val-ores no recomendadoe. Debido a que
e1 tanaño delhorno se fijará previanente, entonces al- final
se reali zarán los cá1culos para determinar el- volúmen náxino
de naterial a tratar en e1 baño, dependiendo de la tenperatu
ra del material y del tipo de sal enpleada en el baño.
Dado que en . el- taller ASTrN no se requiere de un horno para
el temple de un gran número de piezas, €1 rendiniento estará
linitado por la masa de material-. Este paránetro deberá res
petarse rigurosamente por cuanto pueden presentarse acciden
tes lamentables debido a la explosión viol-enta de1 baño alexceder su tenperatura náxina de trabajo.
Unircridod aulonomo de Otcid¡nh
Sección Eiblioleo
2L9
9. 1.3 Tipo de Sal
El tipo de sal- a utilizar está deterninado por 1a clase
de tratamiento a reaLízar y por el acero objeto de trabajo.
En general, para e1 apagado de aceros cuya temperatura de
templ-e sea inferior a 9004C (tenperaLura de austenización),
puede emplearse 1a sal DURFERRIT AS L4O (nombre coneréial);
para el apagado de los aceros rápidos y en general para
aquellos cuya tenperatura temple supere los 9504C, puede
usarse 1a sa1 DURFERRIT GS 23O.
Esta coneideración nos hace pensar en la necesidad de dis
poner de dos (2) crisoles, de modo que puedan intercanbiar
se según 1a necesidad.
9 .L .4 Tamaño y f orna del- horno
Este paránetro se discutirá amplianente y se definirá una
vez que se realicen los cálculos y se analicen las posibili
dades constructivas, 1-as facilidades de adquisición de Los
refractarios y los factores económicos y de potencia.
Dadas 1as disponibilidades locativae y 1as necesidadee pro
pias del ta11er r s€ sugiere inicialnente dos formas y medi
das del crisol, así: 500 nilímetros de diámetro o rectangu
lar de 500 x 400 nilímetros, con un fondo de 600 nillmetros
220
para ambas formas.
9. 1 .5 Potencia de1 horno
Se establece previamente en dieciocho kilovatios (18kw)'
teniendo en cuenta recomendaciones que establecen hasta
veinte (20) kilovatios para hornos con resistencias exterio
res y observaciones de tipo práctico en hornos sinilares.
A partir de este dato se diseñarán 1os componentes de1 hor
no basados en la tenperatura que se aLcanza en las resisten¡
cias desde el encendido hasta 1a puesta a régineir del horno.
Para l-os aspectos de diseño eléctrico¡ s€ cuenta con la co
laboración de1 ingeniero Norbey Marín. (ver figura 50)
9.2 CALCULOS
9.2.1 Volúnen de1 crisol
Basados en los paránetros de diseño planteados en la sec
ción 9.1, partimos de 1a siguiente forna y dinensiones:
Volúnen de1 crisol
= I (5O cn)2 x 60 cm
= f x ¡2 x h
4
crisol = 1L8000 .t3Volúnen de1
22L
\./----- --¿//
FIGURA 50 Dinensiones del crisol.Forma cilindrica
Se toma l-a altura de l-lenado (ht) con Ia sa1 de 40 centí
metros para prevenir rebosaniento del baño y debido a que
el largo de las piezas a tratar es mucho.
Volúnen de sa1 D2xhl4
Entonces : Volú¡nen de la sal = 78.540
de1 volúnen total-.
(50 cn)2 x 40crn = 78.540 cn34
222
.t3 que corresponden al 672
9.2.2 Cantidad de Sa1
Densidad (/ ) de sal AS 140 a 2OOaC = 1.90 Brlcm3xDensidad (/ ) de sal GS 23O a 400eC = L,7O grlcm3
Calculando 1a masa (m) de sa1 requerida para cada caso:
J2= + donde V : volúnen de la sal
m = 1,90 grl.r3 x 78540 ct3 = 15OOOO gr. (sa1 AS 140)
m =,1,70 gr/cm3 x 78540.r3 = 134000 gr. (sal GS 230)
Las sales se suninistran cornercialmente en recipientes de
50 kg, recomendándose emplear valores nú1tip1os de 50
(150 kg), con e1 fin de evitar sobrantes, ya que podrla
deteriorarse l-a sa1, por ser esta muy higroscópica.
Calcul-ando la altura de llenado (hl), para la sal GS 23O,
tenenos:
Hl = V = 150000 grl1.70 erlcm3 H1 = 45 cm.Area base t* $O .* >z
4
Por l-o tanto, €1 volúmen llenado con la sal GS 230 repres¡en
ta el 752 del volúnen total de1 crisol.
Jr Los valores de las densidades para estas sales fueron suministrados por uNrrEc AcERos BOEHLER (DEGussA), distribuidora de dichos productos.
223
Utilizando la tabla 18 y verificando para un crisol 1 50/50
con volúnen de 98.L75.t3 se requieren L40 kg de sal GS 23O
a 400eC para llenar el 852 de1 crisol (volúrnen llenado =
83450.r3)
Si para 83.450 cr3 se requieren 140kgr. de sal, para 78.540
se requieren L32 kgr.
9 .2.2.1 0bservaciones
1 . Con 150 kgr. de sal se garantiza el llenado del crisol
hasta 1as medidas dadas.
2. Con 135 kgr (según fabricante), llenamos 78.540 ct3
(672) del volúmen del crisol, con L50 kg se ll-enará el 752
del vo1únen total, por tanto,la aLtura de llenado con l-a
sal GS 23O es de 45 cm.
3. El llenado del- crisol estará entre 40.0 y 45.0 cm de pro
fundidad.
9 .2.2.2 Ré conendaciones
a. Debe llenarse inici-alnente e1 crisol con 135 kg de sal
y fundir esta masa verificando la altura de 40 centínetros
considerada la $ptima de diseño que pernite 1a introducción
de1 material en el horno sin que se produzca rebosaniento.
224
TABLA 18* Medidas de aproximación para crisoles
tÉ DEGUSSA, DURFERRIT, op. cit. p 131
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10':0 '100 r30 2@ Mt2 220 25 200 1.5 ta
13 ?5 lóó M12 775 30 750 5 l5
1 e r'-'-^ ]( 359 310 ¡r5 100 65
f¡ 16 { ti¿ 7 {50 105
30 5! ii0 a90 M20 600 55 550 l9
i(t 1 i0 ito ,t r0 M20 1 350 l 100 97 315
35 53 {10 >70 M20 5.t0 58 5@ 15 230
l5/80 150 .llO 570 M10 8a0 58 800 75 335
50,50 ..70 750 M20 5ó0 65 500 95 t75
50,80 5(n 570 750 M71 8ó0 ó5 800 r55 515
225
Se conLinuará agregando sal- hasta obtener la altura deseada
b. El crisol se llena con la cantidad máxima
é1 pueda contener e ir agragando a medida que
baño disninuye por la fusión de 1a sal.
de
e1
eal que
volúnen del
c. El crisol puede hacerse de forma rectangular y sus medi
¿á" serán Las especificadas en la figura siguiente, con Lo
que e1 vol-únen de sal se nantiene aproxinadamente igual
(78.540 ".3),
para una altura de llenado de 40 cm.
FIGURA 51-
Volúnen del
Volúnen del-
Dimensiones del- crisol, forma
crisol
c r isol
bxhxp=(40x50x60)cn.
120.000 .r3
226
9.2.3 Calor requerido para fundir la nasa de sal
q=mcPAT
m = 150 kg.Tinicial = 30aC
Ttrabajo = 22OeC (AS 140)Ttrabajo = 5504C (GS 230)
donde:
q: CAlor netom: masa de salcp: calor específico de fusiónAT'. gradiente de temperaturaAT: tenperatura.
Para la sal GS-230 : AT : (550 - 30¡og = 5204C
Los cálcu1os se reali zarán con AT = 520cC obteniéndose la
náxina potencia requerida.
Cp = 0.36 caL/gr aC ( sal GS 230)
q = 150.000 gr. x 0.36 caL/ graC x 5204C
q = 28.080 Kcal- . I
q - 28.080 Kcal x 3.968 BTU/Kcal = 32,65 Kw-hr3.413 BTU/Kw - hr.
q = 32,65 Kw-hr.
Este es e1 calor requerido para llevar 1a sal GS 230 hasta su tenperatura de trabajo. Realizando cálculos similares para 1a sal AS140 da
como resultado : q = 10.545 Kcal.
227
9 .2 .4 Cá1cul-o de 1a resistencia
Potencia del horno
Tensión
Núnero de canales
Diánetro de1 crisol
Separación crisol
: 18 kilovatios
: 22Q voltios - trifásico
:9
: 500 nn.
resistencia z 45 m¡n.
FIGURA 52
Ma t er ia1ticas se
Distribución de l-as resistenciacrisol.
de 1a resistencia : Kanthal A-1,
enuncian a continuación:*
islencios
s al-rededor del
cuyas caracterís
THE KANTHALBul-ten
HANDBOOK, ResistanceKanthal AB, 1983 P.
A11ogs, rrserr , Sweden,8
+++++I
'e+Ia++II+
228
Composición noninal: Cromo 22Zl aluminio 5,52, hierro e1
resto.
Densidad = 7,10 Br/cm3
REsistividad eléctrica a 20aC = L,45 s¿mm2/n
Tenperatura máxina de1 elemento en servicio contínuoz L375aC.
Longitud de Kanthal por canal (L): L =lx D donde D: diáne
tro del cana1.
L = íx 0,590 n. = 1,854 n.
La longitud del canal de Kanthal se disminuye en 100 mn con
e1 fin de realízar las conexiones al exterior del horno, €n
tonces:
L = 1,854 0,10
L = L,754 m.
Conexión de 1as resistencias en triángulo (A):
r¡ = I'll : donde :V¡,
I¡ = Corriente de la 1ínea
W¡ = Potencia de la línea
vL = Voltaje de la línea
W1 = Potencia total
Univc¡sidod aulonomo do ftcidcntrSección Biblioteco
229
l,I¡ = I^JT
WL
VL
IL=
18.000 I.¡
3
6.000 l.¡
VF=220V
lrLVL
6.000I^¡220V
6.000 t^/
donde Vp es el voltaje de la fuente
28 amperios
E1
e1
proceso de
THE KANTHAL
cá1cu1o que
HANDBOOK,
sé utilízar.á es
páginas 10 a 15
_ e1- .p-lant.e.ado
y49a58
en
Cn2F
Donde
t-2 ctp
I : CorrienteC¡ : FActor de tenperaturap : Carga superficial (w/cn2¡
temperatura del horno superior a la real con
Eizar el- calentamiento hasta 1os 600cC.
De 1a figura 53, para temperatura del horno = 8400C
Tenemos: v/cm?
w/cm2 x 0,8 = 2,56 w/cm2
P = 3r2
P = 3r2
Se asume
fin de garan
230
e1
La carga en 1a superficie ( P ), obtenida de 1a figura
(53)se refiere a elnentos en el horno de costo bajo o me
dio. Si se quiere diseñar un horno de larga duración en
l-os elementos, se recomienda enplear el valor de 1a figura
a1 802.
Como 1as resistencias no irradian libremente' es necesa
rio emplear un factor de corrección que depende de 1a sepa
raci6n entre canales, entonces:
p = 2,56 v/cm? x 0,8 = 2rO u/cm2
Factor de temperatura (Ct) Valor de la tabla.
pala temératura del e1e¡nento = 8004C Ct = 1 ' 03
d- = (28\2 x 1.03 = 4O4 "^2¡s-
Con este val-or en las tablas para Kanthal, obtenemos
e1 díanetro del al-ambre. 0 alambre = 3,0 mm.
El al-ambre de Kanthal puede ser de 3,0 nm. o 3,5 milínetros,
donde ambos diámetros son comerciales.
Entonces, Lomamos 0 alambre = 3r5 mm.
Con 1o que se asegura una larga duración de la resistencia
y se proveen desnejoranientos en 1a calidad del- naterial
de1 elemento.
23L
tr@
Rec omended
for Kanthal
industrial
surface loads
and Nikrotalfurnace s .
W/sq. in.
ín lt /cnZ and l^//sq-in.heatinh elements in
1200 r3m.c Eoo 9@ r0@ [email protected]
Furrrace lenrperature, "C
FIGURA 53*
THE KANTHAL HANDBOOK, op. cit, p. 49
232
Núnero de aspiras por canal
S - 7 mn. (se recomienda como
Núnero de espiras por canal =
Se puede fabricar
0 0 3/4" (19 mm),
Longitud de1 canal (L)
Longitud de cada espira = íx diánetro medio.
Se recomienda D/d
Separación entre aspiras (S)
nínimo:S=2espesores)
L.754 = 25O espiras7
4 - LO para aplicaciones eléctricasde ca1or.
(enrrollar), la espira en una varilla de
entonces:
D/d = 26/3,5 = 7,4 e1 cual cumple:
Dimensiones de 1os espiras de la resistenciaFIGURA 54
Longi tud
Longitud
Longi tud
de cada espira =
total por canal =
total del naterial
2215 mm = 70 nn
25O espiras x 70 mn = 17.500 nn,
= 1-7,500mts. x 9 canales = 157,5mts.
233
Peso total de1 naterial
Según tabla por unidad de longitud para e = 3,5 nn; peso
= 68,3 e/n
Entonces t I,l: = 157,5 mts. x 68,3 gr/nt a 20,76 kg.
9.2.5 Dinensionamiento de1 horno
9 .2.5.I Parámetros iniciales
Medidas de1 crisol:0 = 50 cm. profundidad = 60 cn.
Temperatura interior de1 crisol : 600aC
No se conoce La conductividad térnica de la sal y por 1o
tanto no es posibl-e calcular (h.) entre la sal y la pared
de1 crisol.
Se sabe que 1as sales de tenple tienen una nuy buena conduc
tividad térmica y de ahí 1as ventajas de este proceso, enton
ces suponemos: Si temperatura de la sal = 550eC entonces la
temperatura de1 crisol = 600eC.
Distancia Resistencia-Crisol-.
Debe ser'.1a necesaria para evitar e1 contacto en funcionamien
to de estos elementos, ya que se prodóirla un corto-circuito.
Este espacio tanbién pernite la extracción y el ingreso de
234
1os crisoles cuando se desee trabajar con otras sales.
Se recomienda una distancia de 45 nilínetros. En hornos
sinilares se observa que esta es una distancia segura.
Espesor de 1a pared del crisol (e)
e pared = L/4 pulgada (6,00 nm)
Se asume este espesor con el fin de obtener una alta durabi
lidad y permitir revisiones a espacios prolongados de tiem
po.
Peso del crisol = I,L4 mtZ x 50 kg/mt? = 57,O kg.
Peso del anillo (L 2L/2 x 2L/2" x 3/L6) = L,57 nt x 4.57kg/nt= 7,0 kg.
Peso total del crisol = 64,0 kg.
Espesor de 1a cubierta lateral
e = I/8" (3,2 mn).
9.2.5.2 Primera distribución del- aislaniento
Suponiendo que 1as pérdidas por arriba (tapa), y por debajo
( f ondo ) son proporcionaLes a l-as pérdidas 1-aterales, asumimos
un arreglo inicialnente con e1 espesor del- aislamiento dado
de anLemano
ULili zand,o 1adri1lo ref ractario aisl-ante:
235
Nombre comercial : VULCANO T-23 ; EREC0S UA-23
Tenperatura máxina de uso: 1,260eC.
Sca Ka: conductividad térnica del- aislante.
Ka = 0,461 w/mt aC a 870 og10
Ka = 0,360 vt/mt dg a 1,.2600g11
Ka = 0,426 w/nt aC a 1.0004C12
Ka = 0,302 v¡/nt aC a 1.093 0613
Trabajaremos con Ka = O,426 w/ntqC
Para ladri11os tipo ARCO (1,2 o 3), €1 al-to del 1adril1o
(b) es 4'L/2 pulgadas (ver f igura 55).
Haciendo consideraciones de costo y posibilidades de sumi
nistro podría usarse e1 l-adri11o tipo recto con altura (b)
de 4L/2 pulgadas.
10 MARKS, Lionel S. Manual de1 fngeniero Mecánico de Marks,Volúmen 1, México, Hispanoanericano L979, p. 803.
11 REFRACTARI0S VULCANO LTDA. CAtá1ogo General de Productostts. c. tt , frsLrr 1980.
12 MUÑIZ, A.H. Introducción a la teoría de hornos y combustión, boletín técnico 18, Buenos Aires, INTI' 1975 p.2
13 TRINKS, W. y MAttHINNEY, M.H. Hornos industriales, volúnen2, libro , L975 p.143
236
FIGURA 55 Dimensiones de l-os ladri11os tipo recto standard
En general pude usarse cualesquiera de los tipos de ladri
11os refractarios aislantes que se consiguen en e1 mercado:
Los VULCANO T-2O, T-23 6 T-26 equivalentes a 1os ERECOS UA-20
UA-23 y UA-26 respectivamente.
La = espesor del aislante = 115 nm.
Lp = espesor porta-resistencias - 25 mn.
Ha = altura aislanienLo = 600 mm.
Ka = 0,426 v/n oC
Kp = L,L2 w/m aC (conductividad térmica del- portaresistencia.
Porta resistencias en C0NCRAX . 1500 (ERECOS)
Se supone 1a cubierta lateral con resistencia despreciable,
237
FIGURA 56 Dimensiones para e1 primer arreglo de1 aisla¡niento.
raz6n por 1a cual se toma T5 = 40aC igual- a la temperatura
exterior de1 horno.
T3 T5
L n 15 '.4 ,+ ],p-ra / 13-
2lKa Ha 2 Kp ttpl
T3-T5R2+Rl
rn 14 /r3 =2 Kp Hpl
1n 367 /3422 I,I2 w/mtK x 0,60 ^.1
R1
238
= 0, 170'K/Yt
2 Ka HaTt 2 x 0 ,426 w/m x 0,60 n.z/
qt = T3 - T5 = (1.000 - 40) eK = 5.142 rI.Rl + R2 0,01670¡/m + 0,1704K/n
6t = 5.L42 w. pérdidas por l-a cubierta lateral.
Ahora, calculando l-as pérdidas totales por conducción a tra
vés de1 horno, tenemos:
At= Acl+At+Af
Donde , At : Area total de transferencia de calorAc1 : Area cubierta lateralAt : Area de la tapaA¡ : Area de1 fondo
Reenplazando : At = L,82 m2 + 0,2 ú2 + O,2 m2 = 2,22 mz
Pérdidas por la cubierta Lateral t 5.I42 w.
Entonces si z 2,22 m2
L,82^2.. 5,142 r¡/. X= 6.272v.
6.272 w son 1as pérdidas totales por conducción en el horno.
Eficiencia en régimen estacionario para este arreglo.
it = 6.272 yt
Z pérdidas = 6.272','t x 100 = 35 7"
18.000
R2 = Ln 15/r4 = Ln 482/367L
-
= 0,0170eK/vt
Uniycrsidod aur0n0m0 de Occidcnte
Ssrcién Sibliotero
239
'k = loo 35 Tt = 652
9.2.5.3 Segunda distribución de1 aislanienLo
Enpleando 1adri1lo UA 23+capa de aislante (1ana mineral)*
Tonando un espesor de aislamiento de lana mineral de 2 pu7-
gadas (5 cn) calculamos las péridás de caLor y la eficien
cia que se presenta.
De catálogo de ttATERMICOStt para lana mineral:
KL.. 38ec = o,25 ry = o.03r# = ),036 w/no0pieu hroF m¿hroC
donde K¡ es 1a conductividad de la l-ana mineral.l4
rlt aislaniento = 89,O22
lr Esta decisión se toma con el fin de nejorar laeficiencia y / o asegurar que e1 diseño cunplacon 1os requerimientos preestabl-ecidos. Deben tenetenerse en cuenta las variaciones en los daLosde 1as propiedades de 1os materialesr'asl comotanbién 1a incertidumbre en 1os cá1cu1os detransferencia de calor, debida a 1as disposiciones planteadas.
L4 AISLAMIENTOS TERMICOS Y FIBRAS INDUSTRIALES LTDA. CA
tálogo de Productos, Mu1-tigráf i-cas Ltda. Mede11ín1980 p.6
240
Planteando e1 problena para calcular las pérdidas tenemos:
@ R3 o R2- @ .tl. o
FIGURA 57 Dimensiones para el segundo arreglo del aislamiento.
T6=T3=K1 =
L1 =
H=
40ac
1.0004c0,036 w/moC
espesor de lana nineral
altura aislamiento
T6-T3 -R1+R2+R3
0,0l-67 eK/,'t
ür
R1
24L
R" = ln rl/rt+ = Lt 483/367 = 0,1-70aC/v¿
2 Ka Hal 2 0,426 w/naC xo,6onl
R3 = In r6/rtr = Ln 533/482 = O,74LeC/w2 K1 HV , 0-036 w/nsCxo,6an.r/
üt= ( 1.000 40) ac = 1.034'8 w.
(0,0167 + 0,170 + 0,74L) moC/w
üt = 1034,8 rr Pérdidas de calor a través de las
paredes l-aterales de1 horno, €n es
Lado estacionario.
Si: 1.034,8 w. . . 827"x = L.262w
1 002
Pérdidas totales por conducción en el- horno
% pérdidas = L.262w x 100% = 7
18.000
Pérdidas por conducción en e1 régimen estacionario para
este arreglo.
entoncet lt = g3Z
9.2.6 Cálculo de1 tienpo para atcanzar el régimen estacionario.
9.2.6.L Calor absorvido por Los ladri11os refractarios aislantes.
242
q=mCPAT
-F = 53 t¡lPie3
Cp = O,22 BTU/1b
(1s)
or(16)
Dimensiones de1 aislaniento en la cubierta lateral- de1 horno.
(De2 Di2) x H
?/T (3,162 2,402) pie2 x 2 pies
6,60 pies3
T4 T5
FIGURA 58
V =/4
\r
AT= Donde : T5 = 40eC
EMPRESA DE REFRACTARIOS COLOMBIANOS S. A. CatálogoProductos, Mede1lín, Erecos, 1980, p. 23
MARKS, Lionel S.op cit, P. 804
de15
16
243
A = 5.142 w.
entonces üt = T4 - T5 = Qt x R2 + T5 - T4
T4 = 5.L42w x 0.170 og/w + 40aC = 9144C
AT = (9L4 40¡og x 1,8 + 3zaE/eC = 1.6054F
Ahora: q = ;rtlollr"rx 6,6pie3x o,22Brul1beFx1.606eF
123.530 BTU.
q = 123.530 = 36,20 Kw - hr Calor absorvido por3.413 el- refractario
9.2.6.2 Calor total absorvido por e1 aislamiento.(Porta resistencia + ladril-l-o refractario al-slante +
lana nineral).
Asumiendo que e1 calor total absorvido en el aislaniento es
proporcional a1 calor absorvido por 1os 1adri1los refractarios
así:
Volúmen de refractario = 6,6 pie3 36,20 Kw hr
Volúnen total = 11,3 pie3
X = 62,00 Kw - hr.
e = 62,OO Kw-hr Calor total absorvido por el- aislaniento.
244
!l = 32,65 Kw - hr calor absorvido por la sal- GS 23O.
qneto total = (62,00 + 32,65) Kw-hr = 94.65 kw-hr
Potencia efectiva (a) = 18'oo kw
Entonces : t = lL = 94.65 kw-hr = 5,25 hr.a 18.00 K* =
| = 5 hr 15 minutos. = Es el tienpo requerido para
aLca¡zar e1 réginen estacionario, es decir ' para calentar
la sa1 GS 230 hasta 5504C.
Sinilarmente podemos calcular el- tienpo requerido Para a1
canzar e1 réginen estacionario para la sa1 GS 23O a AS-140
a 22OeC.
c = 10.545 Kcal x 3.968 BTU/Kca1 = L2'26 Kr¿.hr.3.413 BTU/Kw - hr.
q = L2,26 kw-hr Calorabsorvido por la sal AS L4O
q - 62.00 kw-hr Calor total absorvido por el aislaniento.
enero rotal = G2.26 + 62,00)Kw hr. = 74.26 kw-hr'
Potencia efectiva (a) = 18'oo kw
Entonces : t = 9- = 4.L25 hr.a
f= 4 horasSninutos
245
El Lienpo requerido para aLcanzat e1 réginen estacionario'
es decir, para calentar la sal AS 140 hasta 22OeC'
0bservaciones:
La eficiencia en réginen estacionario a]-canza eL 93Z
1o que significa que el consuno de potencia a partir de
este momento es mínino, debiendo utilizarse e1 horno, la
mayor parte de1 tienpo en este estado.
El calor absorvido por e1 aislaniento es bastante a1to,
haciendose necesario un gran consumo de potencia' desde e1
encendido de1 horno hasta su temperatura de réginen; por
1o tanto, deberá evitarse al máxino, 1-as apagadas y encendi
das contínuas.
Deberá programarse e1 encendido del horno por baño de sa
1es conjuntamente con el encendido de los hornos de mufla,
con e1- fin de eviLar tienpos muertoa en el baño de sales.
En caso de que e1 volúnen de producción aumente y se requie
ra templar a diario, es recomendable nantener e1 horno encen
dido, durante el- tiempo requerido.
si dlcho volúnen de producción es como se éabe, bajo' es
recomendable progranar el temple en baño de sales una vez a
246
1a senana.
9.2.7 Cá1cul-o de1 número de l-adri11os
9 .2.7 .L Pared lateral
Di = 2,4 pies = 2 pies, 5 pulgadas (73,4 cm) diánetro interior del aislaniento.
H = 68 centímetros (27 pulgadas) Altura de revestimientocon refractario.
se requieren 3 anill-os de ladrillos con h = 9 pulgadas.
De tablas : a = 9tt b = 4 l/2" c = 2l/2"
Por ani11o:
28 1adri11os A2-N (arco número 2)
20 ladril-1os A1-N (arco número 1)
Total de ladri11os:
A2-N = 28 x3 = 84
Al-N = 20 x 3 = 60
*^ ladrillos.
exceso por corte Y quiebre = lO7"
total = ]-44 + L6 = 160 ladrillos
247
En el caso de no
entonces se calc
RECTOS.
Recto: RN
Con 1os cua
co nse guir se
u1a el número
en e1 conercio
de l-adrill-os
estos ladri1los
en denoninación
9"x41/2"x21/2"
les se requieren tres anillos
P = 2,4 pies x z/ = 7 ,54 pies = 90,5 pulgadas
entonces número de ladrillos por anillo = 37 x J = 111 La
dri1los.
exceso Por corte
total 111 + L4
9 .2.7 .2 Fondo
quiebre = LZZ Lad'ri11os
L25 ladril-1osv
Se usará exclusivamente UA 23 recto: RN
Area = z/x ¡2 = tlx (L,O66n 28
9tt x 4L /Ztt x2 L /2"
L2 das 1
4
= 1.385 pulg.2
Número de 1adri11os = 1.383 =
40.535 1adri11os
exceso por corte Y quiebre = 25%
total=35+9 = 44 ladrillos
Total ladri11os rectos = (pared lateral + fondo)
= (25 + 44) = L69
t otal 169 1adri11os
248
9.2.8 Selección de1 mortero
De catálogo de fabricante, el más reconendable para Ia pe
' ga de ladrillos aislantes es el REPEL X, el cual se consi
gue en latas de 35 kg.
9 .2.9 Diseño Mecánico
9 .2.9 .L Crisol
Habiendo decidido ya sobre e1 naterial y espesores del cri
so1, basándose en l-as consideraciones econónicas y posibi
lidades de disposición innediata¡ s€ trata áhora principal
mente de verificar las uniones soldadas practicadas en su
construcción.
g .2.9.1.1 Verificación de La soldadura de1 fondo
Util-izando e1 procediniento reconendado pPr 1a American
l{elding Society (AhtS) , se obtiene la carga transversal
pernlsible por puLgada de soldadura, en une soldadura de file
te cargada estáticamente ' es:
Fall - Sall A - L3.600 (0.765W)/cos 22'5e
Fall = 11.300 W.
Unircridod aulonomo de Ordd¡nt¡
Scccién liblioteo
249
FIGURA 59 Detalle de 1a soldadura en el fondo de1 crisol
Donde : Fal-1, €s 1a carga transversalSall- r €s el esfuerzo cortanteSall, = 13.600 ISI de acuerdo
A = área de 1a sección de 1a
pulgada de sol-dadura.
permi sib 1e
pernisib 1e
a1 código
garganta de
L7
de l-a
67.54
A.t{.s18
de una
t7
18
HALL, ALLEN; HOCOFENKO'de Máquinas, McGraw
I biden
Alfred y LAVGHLIN, Herman. DiseñoHill 1980 p. 301'302
250
A = 0,765 hl
lI, es 1a longitud de1 lado (dimensión) en pulgadas'
üJx = O.25 pulgadas (6 nm)
Entonces: Fa1l = 1L.300 l-bs x 0'25 pulgpu1 g2
Fall- = 2.825 1blpulg.
Sea L = longitud de l-a soldadura
L =d* D
donde D = diánetro del crisol
L = x 20 pulg.
L = 62,83L pulg.
Fall = 2825 1bs. x 62,83L Pulgpu1g.
Fal1 = 177.500 lbs.
E1 anterior resultado resultado significa que l-a soldadura
depositada para unir e1 fondo de1 crisol, resiste 177.500
1bs. (88.250 kg) y esta cargada sol-anente por una fluetza
(F) de:
F = peso de la sa1 + peso propio del fondo
F = 150 kgs. + ,{ (0.5m)2 x 50 kgs.4m2
:r FEDESTRUCTURAS. Federación Colombiana de FAbricantes de
Estructuras Metálicas. código de construcciones Metá
licas 2ed,. Bogotá 1981 P. 85-86
25r
F = 160 kgs.
Conentario: . El valor de la carga que puede soportar la
unión de la-carga actuante, esto da un alto nargen de segu
ridad aún teniendo en cuenta el calentaniento a que estará
sometido. e1 crisol.
de Fedestructuras. Este nétodo plantea
dinensiones de la soldadura para los pará
Longitud disponibl-e (L) = 62,83L pu18.
Util-izando código
e1- cá1cu1o de 1as
metros dados.
Soldadura Cordón
Cordon
Se toman vaLores de,
e1 que interviene en
raíz : E-6010 de l/8" (3'2 mn.)
acabado = E-7010 de L/8" (3,2 nm).
un electrodo E-70 XX, debldo a que es
mayor cantidad en la unión (vease tabla
de
de
0.160 Kips62,831pu1g.
2,546 x 10-3 Kips/pul f.inealFr=
252
donde Fr: valor del corte náxino de ltt de longitud de soldadura.
TABLA 19* valores de resistencia para varios er-ectrodos.
FrELECTRODO Fr (Ksi) r (Ksi) fips/pul
6OXX
7 0xx
80xx
60
70
80
18 0 .796 D
2L 0.928 D
24 1,061 D
:F FEDESTRUCTURAS , op. cir . p. LO7
según tabla para un electrodo 70xxr s€ tiene Fr = 0r92gD
donde D: es el # ¿e dieciseisavos de W.
ent,onces : 0.928D = 2,54 x 10-3
D- 2.54x10-3 = 2,74 xlO-3o.928
I.I = 7.54 x 10-5 pulg.
W = 4.3 x 10-3 mm.
verificando según e1 código de Fedestructuras se tiene que:
l,Imin = 1rI
cono 7 .54 x 1o-5 purg. 1 0.125" ¡ s€ tomará el l,lnin=O .Lzsu
253
reconendado.
conentario : El tanaño requeri.do de la soldadura es muy
bajo debido a 1a gran longitud de que se dispone, sinen
bargo, por recomendación19 se elevo dicho valor al w¡i¡in =
0.l25rr (3,2 mn.); pero debido a los efectos de fluencia en
caliente* y a 1as facil-idades de unión por soldadura, e1
tanaño de la soldadura se eleva aún nás (0,250t') con lo que
se garantiza un factor de seguridad elevado a resistencia
necánica.
9 .2.9.1 .2 Anil1o de crisol
FIGURA 60 Detalle de la unión del- anillo del crisol.
FEDESTRUCTURAS, 0p. cit, p. 85
Este fenomeno ha sido poco estudiado y difundido en nuestro medio y en la literatura tradlcional no se disponede suficiente información; por l_o tanto se consideraprudente sobrediseñar esta soldadura debido a 1a incertidunbre de1 fenomeno descrito.
L9
2s4
9.2.9.L.2.1 Unión de ani11o a crisol
Dadas las bajas exigencias de 1a soldadura calculadas en e1
aparte anterior, y por facilidades en l-a ubicación de las
partes a ser soldadasr s€ escogen l-as juntas en frLfr mostra
das en el gráfico, que para efectos de cálculo É¡e conside
ran juntas a tope.
La unión se realiza al interior de1 crisol, utilizando un
electrodo E-6010
Calculando l-a carga adnisibl-e de 1a unión sol-dada, e@ tiene:
p2o= OÉolxbxrDonde : P es La carga de admisible
jÁoL es 1a tensión de trabajo
t es el espesor de la chapa
b es la anchura de 1a chapa (en este caso representala longitud. )
¡t"ot(21)00.000 psi = 4000 fgs/cn2
f = 0.6 cm
20 NASH, lJillian A. Resistencia de Materiales, Mexico McGrar¡Hill, 1980 p. 234
2-l' FEDESTRUCTURAS, op. cir . p. Lo7
255
b=p
P=
¡{xD
4000
376.
= L57 cm
keg. x L57 cm x 0,6 cn' .
cns2
99L kg
Conentario: Nuevamente
proporcionando seguridad
t€, por 1o tant,o se toma
ra de filete al exterior
esta soldadura queda sobrediseñada,
a1 fenoneno de fluencia en calieir
1a decisión de no ap1-icar soldadu
de1 crisol.
9 .2.9.L.2.2 Aro superior de ani1lo
En general, el aro se construirá del- misno material y espe
sor que e1 crisol, dadas las facilidades constructivas que
esto ofrece y 1a disponibilidad de materiales en alnacén.
El aro superior se toma de un ancho de 90mm, teniendo en
cuenta principalmente 1as facilidades en la ubicación de latapa del crisol y las posibilidades de oxicorte sin alabeos
perjudiciales. El objetivo en este aparter es por 1o tantoverificar esta parte a flexión.
supongase una viga enpotrada en un extreno con dimensión
unitaria.
Carga aplicada (P):
P = peso de la sal + peso de
P=lsokg.-+(o.sm) x
crisol + otros
0.6m x 50 !8. + 10 kgs. aprox.m¿
256
= 207 kg
Otras soldaduras, portacruceta y cruceta pueden aproximarsep=2IOkg
entonces 1a situación puede plantearse asl:
FIGURA 61 Flexión en el aro superior
p=Z]-Okg.
Ya = PL33EI
donde : I = = 9 x (0.6)3L2
Eacero = 2.1 x 106 ke/cn2
Ya = 210 kg;: x 9 cns. _ = 1,g5 x 10-3 cm: .3xz.r@4
Ya = 0,00185 cm
Ya = 0,018 mm.
bh3 O.L62 cm4L2
P:2lO Kg
257
Comentario : La flexión que experimentaría el aro es des
preciable, tengase en cuenta que se consideró actuando 1a
carga de 210 kgs. sobra una viga unitaria (1 cm de ancho)
1o que represeta 1a situación más crítica; adenás e1 feno
meno de fluencia en caliente es nenos grave en estos puntos
donde, según calculos de transferencia de ca1or, 1as tempe
raturas estarán muy cerca de 1as de1 anbiente.
9 .2.9.I.2.3 Aro lateral de1 ani1lo
No tiene mérito realízar los cá1cul-os de 1a unión soldada
por cuanto ya se observó que un cordón de soldadura o tope 'de idénLicas ¡nedidas y, sometido a tensión resisti6 sobrado
1a parga actuante; en este caso la sol-dadura está sometida
a conpresión, situación nenos crítica que 1a mencionada.
Tampoco es necesario verificar esta parte a ! pandeott ya que
el ancho de este aro es solo 38 mn. y la carga distribuida,
en é1, es muy baja. Si observanos el aro lateral del anillo
o compresión, tenemos:
gA
l-=
258
donde 0f = esfuerzo permisible de1 natería1
P = Fuerza adnisible
A = Area transversal del aro
t'u."ro = 2.450 kg /c^2
A = z/x D x e . donde e es el- espesor del aro-1ateral
A =/* 68 cn:. x 0.6 cms. = L28,L7 cm 2
P =dx A
P = 2.450 Kgfl x 128,17 cm2 = 3L4.033 kgcmL
P = 314.033 kg
Comentario : La carga a distribuir en e1 aro lateral de1
anillo es de algo más de 160 kg-. no hay posibilidad de fa
1la en este elemento.
.9 .2.9. 1 .3 Agarráderas de extracción de1 crisol
9 .2.9. 1 .3. I Dimensionarniento
Después de cá1cu1os y discusiones preliminares se 1legó a
que las medidas que aparecen (ver plano 3) son suficientes
para soportar 1as cargas conocidas. Los cá1cu1os finales se
consignan aquí:
Aunque 1as 4 agarraderas que están ubicadas dianetralmente
opuestas de 2 en 2 tienen cada par distinta altura para Per
Uniycrsidod ¡ulonoilo de 0aldcntrSección Biblioteco
259
-¡.Fr $rl
nitir e1 acceso con
nente e1 crisol, e1
para cada caso, así:
barras o tubos
área sometida a
para levantar manual
esfuerzos es identica
peso total (p) crisol + salp - 2IO grs.* peso por
+ oLrosagarradera 55 kg.=P=220=
44
FIGURA 62 Area resistente en lade1 crisol.
agarradera de extracción
9L,66 kg . /cn2
freaL 92
comentarios: Elemento diseñado, satisface plenamente los
requerimientos, cuando de extraer e1 crisol- 1leno de sa1 se
trate. Estas agarraderas pudieron haberse construído
Nótese que en 9 .2.9 .I.2.2 se calculó el peso total- en2O7 kgs. aproximadanente o 210 kgs. l-uego dL construído el crisolcon agarraderas y todo se realizó el pesaje de él- obteniéndoseun peso exacto de 70 kg.,. Por tanto se sabe con exactitud que lacarga P es: 220 kgs. (incluidos los 150 kgs. de sal).
dacer o = 2
fr"ul = P
A
450 kg / cn2
= 55 kgs. =
1cmxO . 6c¡n.
kg . /c^2
260
en un maLerial de menor espesor, sinembargo no se justifi
ca ahorrar en elementos de tan poco peso (costo)
Las agarraderas, y en general toda La estructura del crisol
con su anillo fueron probadas, llenando e1 crisol con 2OO'
kgs. de material sól-ido a:uravezándo1o con 2 tubos de 6 3/4"
(galvanizados) y levantándolos con e1 puent,e grúa y dejándo
1o por a1gún raLo. No se observó modificación alguna en l-os
elementos ni en 1as uniones soldadas. Finalmente y para ve
rificar 1a naniobrabilidad de1 crisol manualmente, fue 1e
vanLado por 4 personas sin un esfuerzo exagerado; sinenbargo
se dejo claridad que de ser posible debe disponerse en el
laboratorio de Tratamientos Térnicos de un polipasto o puen
te grúa pequeño que facilite 1a extracción y/o introducción
de1 crisol.
9.2.9.L,3.2 Unión de agarraderas al anil1o del crisol
Siguiendo e1 procedimiento recomendado
se escoge e1 tamaño de la soldadura (I{)
portar 1a carga dada así:
Unión de f i1ete, e1 espesor de l-a parte
3/8" (1 cms), entoncesn
FEDESTRUCTURAS, op. cit. p. 86 85
en Fedestructuras,
requerido para so
nás gruesa es de
26r
l^Imínimo
tJmáx irno
Verificando 1a carga que
dadurar se tiene:
puede soportar este tamaño de sol
(cordón de taíz)
agarraderas a1
3/L6"
9/]-6"
mm. )
mn)
(s
(8
P =frol x b x t
frot 18.000 kglpu12 1u"""" tabla 1"9)
La unión se reaLizí con electrodos E-6010
y electrodos E-601-3 (cordón de acabado).
Detalle de unión decrisol.
FIGURA 63
262
anil1o de1
dinensión de la gargaita (b) = 8 sen 45e
b = 5,65 mm. (O.222")
! = 2't (50 nm).
P = 18000 1b/plL2 x 0.2221' x 2
P = 8.017 lbs.
ConenLario: P es la carga que puede resistir cada agarra
dera. Como ya se anotó cada agarradera soportó 55 kgs.
( 110 1bs. )
Puede concluírse además que si debido a un mal manejo, el
crisol queda por ende agarrado de un sol-o agarradero, esLo
resistirá.
9.2.9.2 Cálcul-o aproximado de1 peso del horno
9 .2.9.2.L Peso de1 acero (hI)
E1 peso se calculará, para todos 1os casos, multiplicando
el volúmen (V) por 1a densidad (f) del acero.
"facero = 7.8 grs. /cn3
V el volúmen será dado en.r3 para Éodos 1os casos.
V¿1umen de 1a caÍcaza.
263
Ycarcaza = (84,5 cm x 335,8 cm) (50 x 20) x O'32
V carcaza = 8760,03 ct3
vacero = 8.760,03 + 2,888,2L + 4.O4L,27 + L296,76 + r,232,15 + 360
Vacero = 18.578,42 cm3
l.Jacero = Vacero xJacero
l,lacero = 18.578.42 .t3 * 7,8 grs.
= L44,91I,67 grs.
volúmen inferior = / (Lo7 ,2)2 x o.3z4
Vcubierta inf. = 2.888,21 cm3
Volumen de Ia cubierta suPerior:
vcubierta sup . = ( trroT ,2)2 ( s4, 0 ), " o. 6
vcubierta suP. = 4.o4L,27 tt3
Volúmen de dos refuerzos:
vref uerzos + z fssl ,l * o,6l x 0,32L)
Vref . = L.296,76.*3
Volúmen de tres ángulos soPorte:
v ángulos = Z fl ,OtZ .^2 x 53,5 .^J
Vángulos = L.232,L5 .t3
Volúmen tapa de las conexiones e1éctricas:
Vtapa = 60 x 60 x 0.1 =
vtapa = 360 .r3
264
Wacero = 145 kgs.
g.2.g.2.2 Peso del ladrillo aislante "Vulcano T-26"
se calcula obteniendo el volúnen de 1os ladrillos empleados, nul
tiplicandolo por 1a densidad de los 1adril1os obtenidos de1
catá1ogo de1 Fabr ícantezz z
,faísL. T-26 = 0.90 kgs/dm3 (densidad aparente)
Vfondo = L32,324 ct3
22 REFRACTART0S vuLCAN0 LTDA. Catá1ogo general- de Productosrf sLfr, t'sEtt 1980 p.7
Vaisl T-26 = Vfondo + Vpared lateral
Vo1únen de l-adril1o usado en e1 f ondo:
vrondo z / [{roo,o)2 (50)zl * lrr,s + 6,s) + 7/ (s6)2x 6,54 L ) 4
Volúmen de ladrillo usado en 1a pared lateral:-1
vpared 1ar. + + l<so,+>z
(72,0)tJ. ss
Vpared 1at. = L77,494,33 ct3
Vaisi T-26 = 309,820 c¡n3
Waisi T-26 = Vaisi T-26 + P aisi T-26
265
vconcrax1300 =/ ffroo,6)2 x5+ (so)z x tt,il4L
l,lais i T-26 = 309.820 cm3 + 0. 90 grs/cm3
tlaisi "I-26 = 28O kg. aproximadamente
9.2.9.2.3 Peso del concreto refractario ttErecostt Concrax1 300
f.on.ta* 1300 = L,92 grs/cm3 (densidad promedio23)
Vconcrax 1300 = 28.324,6 .r3
[^/concrax 1300 = 28.324,6 .r3 x L,92 gr"/.r3
l,Jconcrax 1300 = 55r0 kg. aproxinadamente
9.2.9..2.4 Peso de1 concreto refractario ttErecosrt concrax1500
,f.on.ru* 1500 = 1,8 Er/cn3 (densidad pronedio24)
l,/concrax 1500 = llportaresistencias + I^Ire1leno
Se utilizaron 9 portaresistencias, cada una de el1as pesa
8 kg. peso obtenido en una báscula, entonces:
llportaresistencias = 8Ug/resis. x 9 resist. = 72 kgs.
23 EITeRESA'DE REFRACrARros coLoMBrANos s.A. cará1ogo de productos, Medel1ín, EREC0S , 1980 p.38
24 EMIRESA DE REFRACTARTos coLoMBTANOS sA. op. cir. p. 39
266
hlportaresistencias = 60 kgs.
wrelleno = "/ le.D2 (s6)2lx o x 1,84 L J
lJrelleno = L7 ,37I grs.
Wrelleno = 18Kgr.
Wconcrax 1500 = 60 + 18
hlconcrax 1500 = 78 kg.
sinembargo, datos obtenidos en 1a fabricación de 1as resistencias, muestran que con 50 kgs. de concrax 1500 se constru
yen 9 o 10 portaresistencias', esto hace pensar que e1 porcen
taje de humedad es elevado. Para efectos de cá1culo, se su
pondrá un peso total de 1as portaresistencias de 60 kg. para
una péridd-da de humedad de 12 kgs. una vez sean conocidas.
9.2.9.2,5 Peso de1 1adri11o ref ractario ttErecostt U-33
fU-SZ = 2 grslcm3 ( densidad promedi-o25 )
r,ru-33 = +[,nu,4)2 (s6)2],.tr x 2 sr.U.,3]4
l,¡U-33 - 68 kg. aproximadamente
9.7.9.2.6 Peso de1 Asbesto en polvo
25 EMPRESA DE REFRACTARIOS COLOMBIANOS S.A. OP. Cit. P. 23
267
Este naterial ha sido utili zado para rellenar las cavida
.des que se presentan a1 usar 1adri11os rectos standard,
dado que no se consiguen 1os de forma de cuña. DEbido a
las inprecisiones que pueden presentarse a1 calcular e1 vo
1úmen de asbesto, se considera más confiable e1 dato de 30
kgs. aproximadanente utilizados durante su fabricación, in
cluyendo e1 agua con que se mezcló el asbesto para facili
tar e1 llenado de las cavidades.
Wasbesto = 30 kgs.
9 .2.9 .2.7 Peso de la lana miueral
-F = 140 kes/m3 (26)
Wlana = 0,6 x 3,35 x 0,05 n3 x 140 kg/m3
l,Jlana = L4 kg.
9 .2.9 .2.8 Peso de 1as resisLencias
Se toman los 11- kgs. de Kanthal que se usaron en su cons
trucción.
I,iresistencia =11 kgs .
26 AISLAMIENTOS TERMICOS Y FIBRAS INDUSTRIALES LTDA. Catá1ogo de productos, Multigráficos Ltda. Mede11ín 1980 p.8
268
I^/horno + L45 + 280 + 55 + 78 + 68 + 30 + 14 + 11
i'/horno = 682 kg.
Si se incluyen 1os accesorios e1éctricos, tales como: termi
nales, termocuplas, etc, puéde aproximarse definitivanenLe
e1 peso de1 horno, sin incluír el crisol y 1a sal, en 700
kgs.
E1 peso de1 horno incluyendo crisol y sal será:
Wtotal horno = 700 + 70 + 150 = 92O kgs.
lltotal horno = 92O kgs.
9.2.9.3 Diseño de Agarraderas para transporte de horno
9 .2.9.3. 1 Dimensionamiento
Con base en el anLerior cálculo, e1 peso a levantar es de
92O kgs. por comodidad y para trabajar, desde ya con un
factor de seguridad, debido a 1a incertidumbre sobre e1 pe
so real, se tomará como peso total a levantar 1.000 kgs.
E1 diseño consiste en obtener e1 área resistente necesaria,
para luego dividirlo en 2,3 6 4 secciones, según sea nece
sario coLocar 2,3 6 4 agarraderas.
Unirc¡sidod -ul0n0m0 de octld¡nlc
Setción Bibliolem
269
Se tiene entonces un problema de tensión sinple:P
P = fuerza actuando
P = 1000 kg.
Tomando un espesor
se construirán las
(e) de 1 cm
agarraderas
(3/8t' en e
obtenemos:
I material conqué
Ar = Area resistente necesaria.
FIGURA 64 Area resistente de agarraderas para t,ransportede horno.
_f
270
Util izando un acero de construcción AISI 1010 con
(-y = 30 kglcm3 (27)
donde 0; es e1 esfuerzo de fluencia o 1ínite elástico de1
naterial.
Se obt,iene que:
ll-P entonces' Ar =
ArP-6f
Ar = @g_^= 33,33 mm2
30 ksñz
Ar = 34 mm, aproximadamente
Como Ar = 2b x e, entonces b = Ar2e
| = 34 mm2 = I,72x(10)mm
| = 2 mm. aproximadamente
Comentario: Si se desea un factor de seguridad de 3, enton
ces se colocarán 3 agarraderas; sinembargor €s sabido que
1as condiciones de cargue y descargue de equipos no es 1a
mejor, por tanto, además de 1as tres agarraderas se hace
f=7
27 SIDERURGICA DEL PACIFICO S.A. CaTá1ogo dC PTOdUCIOSCa1i, SIDELPA, 1980 P. 1
27t
Con estas condiciones se garantíza que no se deforma ni fa
1la una agarradera en caso de que por errores de cargue'
descargue J/o transporte quede e11a sola bajo esfuerzo.
9.2.9.3.2 Cá1cu1o de 1a longitud requerida de soLdadura
Se van a unir tres agarraderas de 1 cm. de espesor con la
carcaza de 0,3 cm. Según e1 código de Fedestructuras se se
lecciono e1 tamaño (W) de 1a soldadura y se calculará 1a
longitud mínima necesaria para resístir e1 peso de 1000 kg.
1a longitud encontrada se dividirá enLre las tres agarrade
ras, obteniéndose así 1a nedida de1 largo de 1as agarrade
ras.
Según e1 procedimiento recomendado por 1a Anerican Welding
Society ( AI^IS ) , se Liene :
Fall = Sall x A para soldaduras de fillete:
Fall = 11.300 I,\l
donde; Fa11: carga transversal permisible
I^/ : Tamaño de 1a soldadura
Sa11: Esfuerzo corLante permisible
Sea l,ilmax = 3.2 mm. ( 1/8tt)
Fa1l = 11.300 1bs. x 0,]-25 pulpu12
272
Fall = I4L2,5 1bs.pu1
Se tiene que: para soportar I4L2,5 1bs. se
pulgada de longitud de soldadura, entonces
(1000 kg) se necesita una longitud.
requiere una
para 2 .000 lbs.
en 1as resistencias de1 horno
de una posible fa1la del cri
L = 2.000 lbs.7412,51bs.
L = 316 cms.
Con el fin de
y deterioro de
= L ,4L6 pulg./ pttL
prevenir daños
la sa1 en caso
Comentario: La longitud calculada es 1a necesaria para so
portar 1os 1000 Fgs. de peso de1 horno según 1os criterios
tenidos en cuenta en e1 coment.ario anteriorr se dimensiona
1a agarradera. Se busca, además, tener soldadura en e1 re
f.terzo superior de Ia carcaza, y en la carcaza nisma; 11e
gándose de esta manera a una longitud de cada agarradera de
L2 cns. que serían soldadas 6 cms. sobre el refuerzo y 6 cm.
sobre 1a carcaza.
9.2.9.4 Diseño de caja recibidora de sa1
9 .2.9 .4.r Dinens io namiento
273
so1 por corrosión, se
en e1 fondo del horno,
gida en una caja para
al igual que el horno,
crisol averiado.
ha proyectado un agujero de 50cns.
el cual permite que la sal sea reco
luego ser reutilizada sin problemas
bastando con reponer o reparar e1
Partiendo de1
calcularon 1as
volúmen de la
dimensi one s
sal contenida en
de la caJa, asl:
e1 crisol, s€
Vc
Vc
Volúmen de la sal
: vo1únen de la
: 80.000 cm3
Seaa=25cm.
a,debe ser e1 valor
tes de apertura del
78.540 ..3BO.0O0 cn3
caja
más bajo posible, dados 1os inconvenien
agujero que alojará 1a caja.
274
b, no debe ser muy
rnás que 2b y esto
hornos alrededor y
longitud.
Entonces se asume
a1to, puesto que el
Erae inconvenientes,
sería inpracticable
agujero será algo
ya que existen otros
un agujero de gran
C = 45 cms.
Vc=axbxc
b- Vcaxc
72 cms.
80.000 .r3 72 cm.25x45
Estos valores determinan 1as medidas del agujero que se prac
ticará en e1 piso, s€ obtiene:
FIGURA 65 Alojamiento de caja recibidora de sal-
t\t\IFL__
275
kgs.
0x3.0
peso de la sal = 150
peso de l-a ca ja = ( 10
c*3 x 7.8 gr./.^3 = 2
peso de 1as nanijas =
9 .2.9 .4.2 Diseño de ruedas para 1a caja.
E1 peso que soportarán las ruedas, QU€ permiten extraer 1a
caja, es:
= 0.600 kgs.
Peso total = 150 + 23 + 0.6
Peso total = L74 kgs. aproximadamente
La caja dispondrá de 4 ruedas, por tanto:peso sobre cada rueda = L74 l<A. = 43.5 kg.
-4
E1 problema es obtener e1 diámetro (D) de1 eje y el espesor
(a) de 1as platinas para que resistan l-a carga mostrada.
Las dimensiones de1 rodill-o se diseñan teniendo en cuenta
una buena area de contacto con el rie1.
E1 eje se encuentra sometido a esfuerzo cortante doble,en
t.once s :
I4
IrI22) x O.32 4
kgs.
rI(r,z) x 35 cm3L
25x25) x 0
7.8 gr/cn
.rt]
3].2
276
I EJE---------------rF--
5KgI
43,
FIGURA 66 Ruedas de caja recibidora de sa1.
f = \ donde2A
(, esfuerzo cortante admisible delmaterial-
V z fuerza cortante
A: Area resistente
E1 eje se construirá
evitar e1 maquinado,
Lízará con uno que se
de naterial
o sea que el
consiga en
LO2O calibrado, buscando
diámetro hallado se norma
e1 comercio.
(28)fu."to 1020 calibrado = 0.4 * ú
El código de Fedestrucluras* recomienda obtener Fv=0.4 Fy. El datode esfuerzo cortante no se obLiene en catálogos de los fabricantesde los aceros,
FEDESTRUCTIIRAS, op. cit. P.34
28
277
d = 30 kgs ./nn? (límite elástico del acero 1020 calibrado)
O.4 x 30 kgs/^n2 L2 kgs. /nn2
, DE DONDE:
2 x 43,5 kgs. L ,52 mm.
12 kss. * lt'ffiz
Comentario : E1 diámetro hallado es muy bajo y puede 1le
varse hasta 6mm., sinembargo queriendose obtener una es
LrucLura de gran solidez que resista los malos manejos de
operarios descuidados, e1 diánetro conque se construirán los
ejes de 1as ruedas será de L2 mn. Este diámetro se consigue
fácilmente en acero 1020 calibrado y el costo no se incremen
ta debido al poco material que se requiere.
El cálculo obtenido para e1 elemento más exigidor tros mues
tra que se puede dimensionar 1a caja y ruedas sin requerir
se cá1cu1o alguno, considerando e1 criterio de facilidad de
construcción y solidez del elemento. Es importante tener en
4 tz kgs/mm2
Se obtiene ,u" f=
278
cuenta que esta caja se proyecta solo para una eventualidad
con 1o que su utili zaciín puede ser una vez en dos años e
inclusive una buena práctica de mantenimiento al crisol
haría que no se usase nunca, eü€ es 1o ideal.
Univcrsid¡d u ionomo de Occidcnlc
Sccdón B¡bliotcco
279
10 ANALISIS EXPERII'IENTAL
10.1 INTRODUCCION
Se pretende en este capítulo registrar algunas mediciones de
temperatura que permitan establecer las condiciones reales
de trabajo con el horno, verificando de este modo los cáL
culos que se realizarán en e1 capítu1o anterior.
Se comprobarán algunas de las ventajas que se obtienen al
realízar tratamientos térmicos de temple en e1 horno de
baño de sa1es, conparándolos con tratamientos de temple
ordinario o de temple directo.
Las mediciones de tenperatura se realízatán utilizando tres
medios: Lermómetro de mercurio graduado con grados centígra
dos, Eizas térmicas. para diferentes temperaturas' y ternó
meLro de contacto con escala en grados aF. Se realizarán
2 tomas de temperatura a intervalo de tiempo.
Se templarán 30 probetas de 10 mm. de diárnetro por 100 mn.
de largo de tres clases de acero : 10 probetas de acero
280
AISI D3; 10 probetas de acero 01 y 10 probetas de acero
de maquinaria ATSI 9840. Para cada acero ée templan 5 pro
betas por e1 método ordinario y 5 en e1 baño de sales. Se
definió previamente e1 proceso de temple de cada acero, uti
lizando las hojas de material que aparecen en los anexos'
discutiéndose luego con el técnico encargado de los trata
mientos térmicos Señor Julio Torres Campos, quien aportó va
liosos comentarios fruto de su experiencia en este tipo de
trabajos.
Las pruebas que se realizaron a 1os aceros tenplados buscan
establ-ecer diferencias entre 1os dos procesos de temple y
por tal raz6n las pruebas de impacto y de flexión se ejecu
taron sin hacer ensavos normalizados.
LO.2 TEMPERATURAS DEL HORNO
La temperatura que se manifiesta en la pared lateral de1
horno no sobrepasa los 40aC tal como se había previsto.
En la cubierta superior se tomarán las temperaturas que apa
recen en 1a figura 67, para un tienpo de encendido del- hor
no de una hora, conteniendo el crisol- 100 kgs. de sa1 AS-140
en proceso de ser fundido. En 1a figura 68 se nuestran las
temperaturas que se registran a 215 horas de encendido el
281
horno y con una carga total de 150 kgs. de sal ya fundida.
En ambos casos se colocó la temperatura en e1 centro del
crisol y se observó la temferatura de la sa1. se rearíza
e1 cambio en el sistema de control para tomar datos sobre
1a temperatura, del horno.
65,44,4 47,44
FIGURA 67 Temperat urata superior
65,43,39
en grados cenLrigradosa una hora de encendido
en la cubierel horno.
7O,43,44
Temperatura enta superior a
44,38
centrigrados en 1a cubiery media de encendido e1 horno.
grados2 horas
282
70,4g,lO5
FIGURA 68
E1 horno se apaga a 1as tres horas de encendido habiendo
alcanzado su régimen estacionario. Se teaLíza una toma de
temperatura a 1a sal pasadas 2L horas de apagado e1 horno,
obteniéndose una temperatura de 1504C en e1 centro fundido,
se hace notar que la superficie estaba sólida en uno capa
de 3 cms. aproximadanente.
10.3 PROCESO DE TEMPLE PARA LAS PROBETAS DE ACERO AISI D3
Temperatura de austenización: 9504C
Calent,amiento en e1 horno :970eC
Tiempo de permanencia o temperatura de tenpl"e z 20 minutos
Proceso 1: Enfrianiento en acieLe
Proceso 2z Enfriamiento en baño de sales a 2504C
Tiempo de pernanencia en la sal: 15 segundos y luego enfriar a1 aire.
Las probetas serán revenidas a 1504C durante una (1) hora in
mediatamente después de templadas.
10.4 PROCESO DE TEMPLE PARA LAS PROBETAS DE ACERO AISI 01
TenperaLura de austenizaci6n : 8104C
Cal-entaniento en e1 horno : 8204C
Tienpo de permanencia a 1a tenperatura de temple : 20 ninutos
283
Proceso 1: Enfrianiento en aceite o agua.
Proceso 2z Enfrianiento en baño de sales a 250eC
Tiempo de permanencia en 1a sal : 15 segundos y luego enfriar a1 aire.
Revenir 1as probetas a 1504C durante t hora innediatamente
después de1 temple.
10.5 PROCESO DE TEMPLB PARA LAS PROBETAS DE ACERO AISI 9840
Temperatura de austenización : B50aC
Calentaniento en el horno : 860eC
Tiempo de pernanencia a temperatura de temple: 17 minutos
Proceso 1 : Enfriamiento en aceite
Proceso 2 z Enfrianiento en baño de sales a 250eC
Tiempo de perrnanencia en 1a sal:15 segundos
Luego enfriar al aire.
Re venir las probetas a 550eC durante 30 ninutos y 1-uego
enfriar en el aire.
106. RESULTADOS
Estos aparecen en las tablas 20,2L y 22 para los aceros
AISI D3, AISI 01, y AISI 9840 respectivamente.
284
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287
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o)+J
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v)
+J
-ao
NN
F¡
F
10.7 DISCUSION DE RESULTADOS
El temple realizado a las probetas de acero AISI D3 se con
sideró correctamente ejecutado y los resul-tados por tanto
son confiables.
E1 temple de las probetas de ttacero plataff (similar al- ace
ro Arsr'01) presenta varias fa11as. rnicial-mente estas pro
betas se templaron siguiendo e1 procedimiento recomendado
en la sección 10.4 con 1o que se obtuvo valores bajísimos
de dureza; se procedió entonces a recocerlo a una tempera
tura de 7504c durante dos horas dejándo1o enfriar en e1 hor
oo, finalmente se volvieron a templar siendo muy cuidadosos
en e1 control de 1os paiámetros. Los resultados obt,enidos
se registran en la tabla 2L y como se observa quedaron
nuevament.e ma1 templados; sinembargo estos resultados nos
permiten concluir sobre algunas pruebas.
Las probetas de acero AISI 9840 quedaron nal tenpladas,
prácticamente 1a dureza que se obtuvo es la del material
en estado de suministro.
Debido a 1os inconvenientes presentados en este primer ana
lisis experinental y por sugerencia de1 rngeniero Jesús
David castáñeda se procede a templar otras 20 probetas de
288
dos clases de acero, las cuales junto con 1as probetas dis
ponibles de1 acero AISI D3, serán analizadas en su dureza
y en su deflexión bajo una carga, deterninada. Se anal-i-za
rá 1a dureza a 1o largo de 1a probeta con mediciones cada
2 mm.los nuevos aceros incluidos en el analisis son eI
acero AISi PzO y el acero ASSAB DF-2 (AISI01), para los cua
1es se define e1 proceso de temple en las secciones L0.8 y
10.9
10.8 PROCESO DE TEMPLE PARA LAS PROBETAS DE ACERO ASSABDF-2 (ArSr 01)
Temperatura de austenizaci-6n : 810eC
Calentarniento en el horno : 810 eC
Tiempo de permanencia a l-a tenperatura de temple: 30 minutos
Proceso I : Enfriamiento en aceite
Proceso 2 z Enfriamiento en baño de sales a 225eC
Tiempo de permanencia en la sal : 15 segundos y luego enfriaral aire.
Revenido de las probetas a L75eC durante 30 ¡ninutos inmedia
tamente después de1 temple.
10.9 PROCESO DE TEMPLE PARA LAS PROBETAS DE ACERO AISI P2O
Temperatura de austenizaci-6n : 8504C
r'¡ivorsid;d urooom0 de Occid¡nl¡
Sección Biblioteco
289
Calentamiento en e1 horno : 8604C
Tiempo de permanencia a 1a temperatura de temple: 30 minuLos
Proceso 1 : Enfriamiento en aceite
Proceso 2 z Enfriamiento en baño de sales a 22OeC
Tiempo de permanencia en l-a sa1 : 15 ségundos y luego en
friar al aire.
Révenir inmediatamente después de1 ternple a 1504C durante
30 minutos.
0bservación: Las probetas con destino a1 ensayo de flexión
son de 10 nm. de diámetro, ta1 y cono se han utilizado en
1os otros aceros analizados; pero, 1as que se usarán para
el análisis de dureza son de L6 mm. de diámetro. Esta nodi
ficación se hace debido a que comercialnente este acero se
consigue a partir de diámetros de 20 mn. y se perdería mu
cho tiempo maquinando hasta obtener probetas de 10 nm. de
diánetro. E1 uso de diámetros de 16 mm. es benéfico por la
facilidad en 1as tomas de dureza y porque puede 1_ograrse
una mejor apreciación en 1os resultados esperados.
10.10 RESUTTADOS OBTENIDOS EN EL ANALISIS DE LAS PROBETAS
DE ACERO AISI Pzg, ArSr D3 ASSAB BF-2 (AISI 01)
Los resultados que se obtienen de las t,omas de dureza de lasprobetas, aparecen en las Lablas 23r24 y 25, con base en es
290
tos datos se realizaron las gráficas 69, 7O y 7I respecti
vamenLe.
29r
iiF+si!::t{
t::L: tl I :
'.:frr1- 5Or: I ::1'-r_'i- -
;::1::::l: ::l::: i :: 1:::99:: l: J :: r:
--;. r: i :ll LIr---rt-, -r-- :- -r: .1,--!r I , I t-i.l :: l -r : : l :
8,r-_ri_,::l:r i::it:
,iFt'Gü: ::_;-ir+:;1:: lr:r:i:11::;Ir:ri::f:::_J:r:ilr.F-tt:*;lj
TABLA 23 Datos de dureza para( ASSAB/DF -2)
1as probetas AISI 01
TEMPERATURA EN ACEITE TEMPLADAS EN SALES
GHFcBA
I234567891011L213l41516L718L9202L22232425262728293031323334353637383940
626262626162626463626263636257636262626L6L62646362626264636464626262626462636564
6L636262636363636363626463636261636362646262626464626363626r62626363636464626264
6261616L6261636263626562616s626462626t616263626262636262626L63636262626263626263
616L606060616l-6r-6160665960606160606I6060606060616060s96160616f606060616161606060
606L616L6061616T61616061616161626L6L6160606161606L606161626160606060606060596160
61s9606L6261616061626r_6L6L6261616160616L606161606161616L616L6L616160616L6L616261
29s
ConLinuación tabla 23
ACEITE TEMPLADA
4L4243444546474849
626L64636362626261
646363646462626363
60616161616r.616160
606061626060596061
616159616061616262
635462636262636262
*******.tf lf tf
62,36
0,89
62,7362,390,850,81
62,06
0,70
60,30
0,57
60,57 60,9960,590,67 O,64o ,62
lr Dureza promedio para cada probeta** Dureza promedio para e1 medio de temple correspondienterr*n besvi-ación standard (s) para cada probeta*Ji** Desviaclón standard pronedio (sprom) para e1 medio de temple correspondiente.
296
TAtsLA 24 Datos de dureza para las probetas AISI D3
TEMPLADAS EN SALES TEMPLADAS EN ACEITE
13 L4 15 16 T7 19
I234567891011L213T415L6L71819202T22232425262728293031323334353637383940
59s95960616060s95959595959s959s9595959s95959s959595959
s9s959s9606059595960606060
59595959595959595959s959s959s959595959s9595959s959s959s959s9s9595959595959s9s9s9
595859s96060606060606060605960s95959s95959s9595960606060606060606060606061606160
s96060616161_
61616L6r-606161616L626260606L61616160616T6161_
6161606061606060616L6161
6060626L616L646262616L61616261616161-
61_
626363636363636262636363626362626162626262
60586060616060606061616161616161.6061606I616L616T6r_
6261616161616L6162626262616161
297
Continuación tabla 24
TEMPLADAS EN SALES TEMPLADAS EN ACEITE
19L71615r413
4L4243444546474849
5960s96059s96059s9
59s95959s959s95859
6T6262616L626I6060
62626262606L606060
6r616r_616I6L6L6161
606060606060606061
.tt
t+.¡+
nt+{+
ft*ff*
s9.18
o .49
s9.0059. 30
o .20o .42
59.73
0. s9
60.79
0.63
6L.7L61.111.00.76
60.85
0.67
l+ Dureza promedio- para cada probetatr't+ Dureza promedio para e1 medio de temple correspondiente**t+ Desyíaclónstandard (s) para cada probetatsl+*lt DesviacL6n standard promedio ( sprom) para e1 nedio de temp1e correspondiente.
298
TABLA 25 Datos de dureza para las probetas AISI PzO
TEMPLADAS EN ACEITE TEMPLADAS EN &ILLS34 35 36 31 32 33
1
234567891011I213L41516L71819202L22232425262728293031323334353637383940
52545353555353555553545452535352525352s35152525251515152525251515252515051505051
54535453s65354394053525352535252525152505149525150495050484949504950485050494L49
50505051515050515051505050504950505050505049505150515050515351515052505252515251
50535253515151515151515150505050505050494848494948494847474848484848484747474847
55545454545553565455565455555553545452545453535453535352535253535252475047515251
52535454545455545453545555535453535354535354545253535352535252525251525252535353
Universid¿d . uron0rno de 0cddcnl¡(erridn
BibliotecO
299
Continuación tabla 25
TEMPLADAS ACEITEEN TEMPLADAS EN SALES
333231363534
4L4243444s46474849
505050515051525051
515251525251515251
525352525252515351
525453535452525351
484949494949494949
494948484950504948
l+
l& ttJ+**
It .,f tt Jt
51,59
1,36
52,7952,53
L ,46L,27
52,9L
1
50
L,82
50, 91
50, 05Lr21'5
49,24
1r5
Jt Dureza pronedio para cada probeta''s* Dureza promedio para e1 medio de tenple correspondients**r+ Desvia'clónstandard (s) para cada probeta'lr'$tt'lr Desviación standard promedio ( spron) para e1 nedio de tem
p1e correspondiente.
300
11 CONCLUSIONES
11.1 Le datos sbe 1as conductividades térmicas de l-os mate
tiales utilizados en 1a consLrucción del horno son confia
b1es. Esto se ve-rifica por la poca variación en 1as tem
peraturas estimal.", especialmenLe en 1a cubierta 1atera1,
así como por el tiempo esperado de respuesta para obtener
régimen estacionario en e1 horno.
L1..z Ia eficierria es régimen estacionario es alto ' como se ha
bía calculado, ya que una vez obtenide 1a temperatura de
trabajo de 1a sa1, esta se mantiene por largo tiempo una
vez apagado e1 horno. Aún si se quisiera, por seguridad'
apagar el horno a diario el consumo de potencia es bajo' Yg
que e1 horno conserva la sa1 a temperatura de fusión, bastan
do poco tiempo de reencendido'para obtener las temperaturas
de trabajo.
lL;3 I€s tefnperaulzs que se manif iestan en la cubierta superior
son normales y según datos de experiencia se dice que son
necesarias, ya que de 1o contrario se presentaría zoÍras
frías en 1a parte superior de 1a sa1, sinembargo, consideramos
301
que estas tenperaturas pueden disninuirse con el uso de la
na mineral en la cubierta superior y/o con e1 uso de una es
pecie de empaque hecho de tela de asbesto, ubicado entre el-
ani11o de críso1 y que cubra e1 espacio radianLe de 1as re
sistencias superiores evitando pérdidas (fugas) de calor
por 1os espacios dejados éntre e1 aro del crisol y la cubier
ta superior.
77.4 Arrqrc el ts del baño de sa1 para e1 proceso Martempering
obliga a que prácticamente todo el tiempo el baño este des
tapado r €s conveniente disponer de una tapa cuidadosamente
diseñada a fin de que se nejore la eficiencia del horno
tanto en el encendido como en e1 mantenimiento de temperatu
ras cuando é1 este apagado, al misno tiempo que protege la
sal de posibles contaninantes por suciedades y hunedad es
peialmente. La tapa será también muy útit cuando se reali
cen procesos de austempering, donde 1os tienpos de permanen
cia en el baño son largos pudiendo ser de varias horas.
1l-.5 Ios dat6 sministradm por el fabricante de la sal en cuan
to a la densidad¡ s€ verificaron para 1a sal AS-140' ya que
e1 crisol se cargó con 1os 150 kg. calculados, obteniéndo
se una altura de 45 cm, . a1 ser fudida dicha sal. En conse
cuencia se obtuvo una altura de 15 cm. libres de crisol' con
1o que se garantiza que no habrá rebosamiento de sal cuando
302
\
ingrese la masa de maLerial a templar; esta altura tanbién
puede facilitar e1 alojamiento de una porción de la tapa
sugerida anteriormente.
1L.6 Ocn bas en el firer aná1isis experiment,al, cuyos resulta
dos se muestran en la sección 10.6r s€ observa que 1a ener
gía absorvida en e1 impacto es mayor para l-as probetas que
fueron templadas en e1 baño de sales. Los valores de dure
za son mas altos para las probetas de acero AISI D3 tenpla
das en aceite, no se concl-uye nada sobre las áur"ra" obteni
das en 1ós aceros AISI 01 (ACERO PLATA)y el acero AISI 9840
ya gue esLos quedaron mal templados. La flexión es nayor
en las probetas de acero AISI D3 y AISI 9840 templadas en
el baño de sales; en e1 caso del acero AISI 01 (acero plata)
este factor es mayor para las probetas templadas en agua,
1o cual es normal ya que éstas debido a su baja dureza se
deforman p1ásticamente
11.7 El segt!tr aínffsüi. experinental muestra def initivamente que
las durezas obtenidas por temple ordinario son más altas que
las obtenidas al tenplar en baño de sales. Las durezas pa
ra las probetas del acero AISI 01 (ASSAB DF-2) y del AISI D3
templados en aceite superan en 1,8 puntos de dureza Rockrvell
C(HRC) a las templadas en baño de sal-es; en el caso del- ace
ro AISI PzO esta diferencia es de 2,48 puntos de HRC. Los va
303
lores de dureza a 1o largo de las probetas templ-adas en
e1 baño de sales son ligeramente menos variables que las
obtenidas a 1o largo de las probetas tenpladas en aceite;
no se ve con claridad la mayor homogeneidad de estas dure
zas debido a que e1 poco tamaño de 1as probetas hace que
e1 medio enfriante no se caliente hasta valores que perju
diquen ta1 característica.
lL.8 ta a¡terior:ccrrlusión se conf j-rma para 1os aceros AISI 01
(ASSAB DF-2), y AISI D3 con bases estadísticas de la desvia
ción standard como se indica en las tablas 23 v 24. En el
caso del acero AISI PzO no se demuestra una mayor regulari
dad en 1as durezas obtenidas por tenple en baños de sales.
304
BIBLIOGRAFIA
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REFRAcTART0S vulcANo LTDA. Cará1ogo General de producrostts.L." rts.c.tr 1gB0 p. 12
ATSLAMTENTOS TERMrcOs Y FTBRAS TNDUSTRTALES LTDA. Carálogode Productos, Multigrafo Ltda., Mede11ín j_980 p. Lz
KVERNELAND, Knut 0. hlorld Metric standards for engineeringsteel naterial dato 1200 c.A. New york rndustrial preesrg7g,
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Uniwnidod auionomo da 0tcld¡nl¡
Sección libiiotsco
309
ANEX0 1 Hoja de Material del- acero AISI 01
1 Especifícaciones:
ISODINAIS INo. Aleman de1Material
95 MnCrw 1
100 MnCrw 4011.2510
2. Denoninación según casa fabricante v distribuidora.
Distribuidor Denominación C Cr Mo Mn Si V I'J
REYDTN RUSS 3 0.93 0.60 1.10 0.25 0.10 0.o(Rochling)
UNITEC K 460(Coehler) ,stJIIT -,S 0.95 0.50 l.m 0.30 0.10 0.60
ACEROSCOL LTDA. IIIYRCIIR(Thyssen) 2510 0.95 0.60 1.10 0.25 0.10 0.0
ALUACEROS KEE'¡AI]N 0.S 0.50 L.n 0.I 0.15 0.@(Atlas Steel)
CASA STTECA ú-2 l.m 0.60 1.30 0.25 0.10 0.70(Assab)
3. Características y aplicaciones
Es un acero indefornable, de gran adaptabilidad para nultiples aplicacio
nes, buena resistencia a1 desgast.e y magnifica tenacidad, sua
3t_0
ve en el mecanizad,o. Templable en baño isotérmico o acei
te.
Es un acero universal para 1a elaboración de nultiples
herramientas, Lales cono :
Matrices y punzones de corte para aluminio y aleaciones,cobre y materiales p1ásticos.
Cuchillas de cizallas (planas y redondas) para espesoreshast,a de 4 mi1ímetros.
Dispositivos para roscar, fresar y escariar
Herramientas para 1ab-rar nadera y estampar
Moldes para p1ásticos y resinas sintéticas
Calibradores y elementos de medición y control
Guías y pines para matricería.
4. Propiedades físicas y características mecánicas.
Conductividad térmica (J/cn.seg. aC) ": O.335/a 2OeC
0.32Q/ a 3504C0.3O5/a 7004C
Resistencia a 1a tracción en estado recocido z 65-75 kg/nn2
Dureza Brinell en estado recocido z 230 HB náximo
Dureza Rockwell C en estado templado: 63-65 Rc
Densidad . 7,85 gr/cn3
Calor específico : 0.46 J/gr.eC
311
Tratamiento Térnico
PROCESO TB"ÍPERATTIRA 9C OBSERVACIONES
RECOCIDO
CALENTAMIENTOPREVIO AL TEMPLE
TEMPERATURADE TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENTO( APAGADo)
REVENIDO
74O a 780
Lento hasta 650
780 a 840 Temperatura de austennización 8104C(fie. 1)
Aceite o baño desa1 de 200'á2504c Ms=200ac(fie.2)
100 a 4004C(fie.2)
Enfrianiento alhornode2a3hrs
laC/min por cada mmde espesor de l-a pared. Si se usa bañode sa1, precalentarhasta 400eC.
Mantener hasta l-aigualación de tenperatura.
Mantener hasta la igualación de tenperatura(análisis de fig. 1, enfriar luego al aire).
Revenirse después deltemple. Mantener t horapor cada 25 nilímetrosenfriar luego a1 aire.
3r2
O Durcu ¿ err HV8.. l@currpqrr¡rtar e prt¡uc.tr¡rr Lrr %0 09... 3¡i P.rr¡r(tn, .lr ¡nlnr'
'ilrrht,¡. '.r rl.{ í ¡l¡ilJ( '(,n tr, l
orl'¡,¡r,,,¡¡) rl' 800 ¡ fi00 -(l
,rr1i,.qr lo-l
SárlüñdG ffi| 2 4 8t53060M,,,u,u¡ i-l--T-¡-;¡,,¡¡,{, i- t- -i t
Dr u¡
Diagrana de enfrianiento contínuo
Diagrana de Revenido
REYDIN LTDA. CatálogoCa1i, Reydin 198
Trmpcring Cud. lappr. Yalue3l
de aceros especiales ttSeIp. 22
o
tEiIld
313
ANEXO 2 Hoja de Marerial del_ acero AISI D3
I Especificaciones
ISODINAISINa Aleman de Material
z 2IO Cr L2: X zLO Cr L2:D3
: 1.2080
2 Denoninación según casa fabricante y distribuidora
DISIRIHIIM IETMINACICIII C CT 16 ltfi Si v T.J
RHDIN Rm4 2.O r2.O 0.33 0.30 o.ro(Rochljng)
IJNNE ESmrjL K 2.0 0 11,5 o.3o 0.20nm
Á(Bffitl. I.JMA.(Thyseen) TI{YKUIR m Z.@ j2.O
Allrmmcs R¡O SffiAL 2.m D.O(Atlas Steel)
e¿sA glma )c^I5 2.O5 12.5 0.m o.I 1.10(Assab)
3L4
Características y aplicaciones
Es un acero de herramienta para trabajo en fríopertener a los grados de1 grupo al_to carbono
presenLa excelents propiedades de conservación
indeformabilidad en e1 tratamiento térmico. De
Lencia a1 desgaste, templables en aceite, baño
o aire.
También se enplea para herranientas forjadasti11os, tenazas, et,c. Es adernás indicado en
para forjar hierro y acero, en 1os cilindroscaliente.
se utiliza en 1a fabricación de herramientas con exigenciasde alta resistencia a1 desgaste por fricción y abrasión pa
ra 1a industria ceránica y 1-adri11era, Herranientas de cor
te para cartón y acero hasta de 4 milíneLros de espesor.
Herranientas para curvar aceros de gran resistencia, herramientas para noldear a alta presión, desbardar, escariar, fresar, tarrajar.
, Qü€ I POr
alto cromo,
de filos e
alta resis
i sotérmico
en moldes, mar
l-as estampas
de laninación en
4 Propiedades físicas y característ,icas necánicas
Conductividad rérmica (W/maC) : 20/ a 27eC
Resistencia a 1a tracción en estado recocido : 70-g0 kg/nnz
315
DJreza hiffFll en estado recocido
Dureza Rockr+ell C en estado templado
Densidad
Calor específico
Tratamiento Térnico
240 HB máximo
60-63 Rc
7,7O gr/cm3
O'46J/gr. aC
PROCESO TH"IPERATURA EC OBSERVACIONES
RECOCIDO
CALENTAMIENTOPREVIO AL TH'IPLE
TEMPERATT]RA DE
TEMPLE
MEDIO DE ENFRIAMIENT0 (APAGADO)
REVENIDO
800 a 850
lentamente hasta 8504c
930 a 980temperatura de austenización: 950oC(fie.1)
Aceite, aire obaño de salmo/4so 6 220/2so
150 a 300(fie. 2)
Enfria¡niento lentoen el horno
Mantener durante 20minutos nínimo. Espesores superioresa 20 m. aumentarlmin. por cada nilínetro de espesor.
Hast,a 0 = 30mn en aire. Formas simples:t+O}/45OeC. Formasconplicadas
Revenirse despuésde1 tenple. MantenerI hora nínino. Porcada 20 rnm de espesor adicional- contarI hora más.
316
ttcoa
ño
Eo
Orrrufa en DV? 10O Corn¡roncnl,:.s d.eslructuta cn " ,(r 33 ltlO P¡r.in¡. l¡u (1r, . ntr r,,
llt¡utito. cs o!ic,r dr,tit{:¡L,¡t l, I
enlrramrenlo de 6C0-500, C erls x 10 ?
lrem@
Di ag rama
i-t-jl-,E-dEminuros T_-l--ü-il]hori¡5 i--I--flJras
de enfriamiento contínuo
-f-t-t-tI!vr
c5Ci(u
oüotfO42
0 r@ 2@ o ¡tq) 5m 6m ¡m 8@Temp€ratura de Revenido en oC
Diagrama de revenido
UNITEC ACEROS BOEHLER, op. cit. p. 60
CIA. GENERAL DE ACEROS LTDA. División de Aceros paraHerramientas. Selección, Aplicación y TratamientoTérnico, ttSett , Bogotá, Thyssen Edelstáhlwerke
3L7
$
]---I
f'-f-30Ll- IT
ANEXO 3 Hoja de Material del Acero AISI P2O
1. Especificaciones
ISO
DIN
A]SI
¡ 40 CrMgMaS 8-6
; P20
N. ALEMAN DE MATERIAL: 1 ' 2312
2. Denominaci6n según casa fabricante y distribuidora'
Distribuidor Denominación C Cr lla ltn Si V w
REYDTN Moulrex A O'40 1 '95 O'20 1'50 0'40 0' 10
(RochIing)IJN]TEC Vew ¡l 200 O'33 1'70 O'40 0'80 ( 0'80 S )
(Boehler)
ACEROSCOL LTDA. TtrYroPlast(fhyssen) 23'12 O'4O2'OOO'20 1'50 ( 0'10 S)
ALUACEROS I4oId Special O'33 1'70 O'4O 0'80 0'50(Atlas Steel)
CASA SUECA(Assab) 718 0'36 1'4Oo'2OO'70 O'30 (1'4Ni)
3. Características y Aplicaciones
Se caracteriza por Ia homog¡eneidad de su estructurat eleyAda pur€z¿r
318
alto grado de puJ-l-mento, buena resistencl.a aI aalor, buena
templabilidad y mecanibilidad.
Es utitizable en noldes y matrices para inyecci6n de plas
ticos. También se puede utilízar en l-a fabricaci6n de po
leas r piñones de nódulo grande, soportes y piezas de maqui
naria.
4. PROPIEDADES FISICAS Y CARACTERISTICAS MECANICAS
Conductividad t€rmica
- 'Resistencia a la traccl_ón en estado reco
cido : 7O-8 O Xg/^ 2
Dureza Brinel-l en estado recocido z 235 He máximo
- Dureza Rockwell C en estado teurplado : 50 Rc
Universi0ud -r¡¡t,r¡0rlr0 de oCcld¡nlt
Sección Biblioteao
319
5. Tratarfriento T6rrrico
Proceso Tenperatura Obsert¡aciones
Recocido
CaLentamientoprevio aI teurple
Temperatura detemple
Medio deenfriamiento(apagado)
Revenido
72O a 74O Enfriar en el horno 10 a2Ooé/}rsra hasta 600oC y
Iuegp enfriar aI aire.
650
840 a 870 tenrpera Uantener La temperatura
:Hi,'3ráiEfill"?, de 15 a 20 mlnutos
Aceite o baño desa]- de 180 a 220oCMs = 320eC
20 a 7OO Según diagrama figrura 2
220
r200
lt@
tmo
900
800
7@
6frt
500
aoc
Io. 3oo
¡ülmFO
üwr!''u' |i-TTIET-6"r¡,nur6 í-T--l-6-lEl4Ho,d! i-l -r-To
Diagrama de enfriamiento contínuo
Díagrama de Revenirlo70,--r--_--*--+..66i-
:l" t)|€l
o5 a6:oi
Ternperatura de R¡lvcnir.lr¡ cn r,l.'
Diagrama de revenido
UNITEC ACEROS BOELHER,op. ciL, p. 103
CIA GENERAL DE ACEROS LTDA. 0p. cit, p. 87
-.419¡¡¡5i+r2.5.5.00 7.6 la6
32L
Al{ExO 4 Hoja de ¡¡aterial de1 Acero AISI S 1
1. Especificaciones
ISO
DIN
AISI
NO. ALEMAN DE MATERIAL
: 60 WCrV 2
¡ 60 WCrV 7
:S'l
¡ 1.2550
2., Denominaci6n según la casa fabricante y distribuidora
Distrijcuidor r Denominación C Cr Mo ¡&r Si V W
REYDTN RT!{2H 0.45 1.20-- 0.30 1.000.182.00(nochling)
UNTTEC ; K 455 0.63 1 . '1 0 -- 0. 30 0. 60 0. 20 2.oo(eoehler)
ACEROSCOL LTDA. THYR.ODUR 2550 -.60 1 .'10 -- 0.60 0. 20 2.OO(Thyssen)
AT,UACEROS FALCON 6 0.60 1.20 -- O-27 0.45 0.15 1.95(Atlas Steel)
CA.SA SUECA(Assab) M 4 O.47 1.18 -- O.27 O.7O 0.18 2.4O
3. Características y aplicaciones
322
Acero resistente al.
isotérmico, de buena
alta templabilidad.
UtiLtzable en trogueles
¡nás de 6 milfmetros de
lladoras para corte en
eI trabajo de l-a madera
cas para acuñación.
lmpacto para templ.e en acéite o baño
tenacidad y resistencia al desgaste,
para corte de chapas ¡netálicas de
espesgr r punzones y cuchill_as cLza
frfo, útiles y herradrientas para
; útiles para herramientas neumáti
4- Propiedades ffsicas y caracterfsticas mecánicas:
Conductividad tÉrnrica (W,/m. "C)
Resistencia a la tracci6n en estadorecocido
Dureza Brinell en estado recocido
Dureza RockwelL C en estado templado
Dens idad
Calor especffico
25
70-80 Kg/mm2
225 HB máximo
60 Rc
8 . o gt/c^3
0.46 J/gr.oC
323
Tratamiento Térmico
Proceos Temperbüura Observaciones
Recod ido
C aI en tam i entoprevio al tenpLe
Temperatura d.e
temple i
Medio de enfriamiento (apagado)
Reve n id o
71O a 750
650
870 a 900 temperatura de austenización: 880 oc
Enf úiamiento l-ento en
el horno (de 2 a 4 horas)
Lento hasta 650oC y después relativamente rápidohasta Ia temper&tu:ra de
austenización.
Mantenerla 10 minutos mí
nimo. espesores mayoresde 20 mm media hora adicional por cada milínetrode espesor.
'180 a 220 aceiteo baño caliente.Irls = 32O oC
180 a 22O t hora mínimo, espesores530 a 600 pára mayores de 20 rurlr t horatrabajos en cali adicional por cada 20 mm.
ence
224
Q Dureza en DV5...35Componentescfeestructura en o/o
0,02 . . . 14 Parámetro de enfria-m¡ento, es deci¡, duración delenlr¡am¡ento de 600-50dC ensx10 ¡
10...0,20Clmin - Velocidad deenlri¿rr¡iento en o C/min en elmargen ds 800-50d C.
tiempo
Diagrama de
UNITEC ACEROS
REYD]N LTDA,
enfriamiento
Diagrama de reyenido
fanp€Étus dr redn¡do oo cCldureoñ | hqa, er¡lrur¡e0to m a¡rellqnpLado a g0O C an e?eVds¿t modros da troM¡l5 úe O ?5 ¡ 5O ¡m
Diagrama de revenido
BOEHLER, op. cit, p. 7L
op. cit, p. 27
ocI
3TE!f
l-ttl
-IILImo
t+-t'l-
,o.ó.fóói61ió:l I&"ra,5ó,tal521f! f-€;¡ó,-4i.4¡;{o r-!a l.-I. l._}.Lt¡ _-!{¡ r.l
0
-li i-l ilEll!{x, .00 500 ,m @{,
liIrltIIIJi
i_l,I
¡ii-itlry
325
AIIEXO 5 Hoja de materlal del Acero AISf H 13
1. Especificaciones
ISO
DIN
AISI
No. ALemán de Materlal
¡ 40 CrMoVS
: X 40 Crl'fo V 5
: H 13
: 1 .2344
2. Denominaci6n según la casa fabitcante y distrJ-buidora
Distribuidor DenominacLón C Cr Mo Mn Si V w
REYDIN(RochIing)
IJNITEC(goehl.er)
ALUACEROS CROVAhI(Atlas Steel) BAD 13
CASA SUECA(Assab)
8407
RDc 2V 0.40 5.30 1.35 0.40 1.00 1.2O --
vEI,f w302 0.39 5.20 1.30 0.40 1.10 1.00 --
ACEROSCOL LTDA. THYROTHER!4 0.40 5.30 1.40 -- ."1.00 1.00 __(Thyssen) 2344 EFS
0.38 5.25 1.30 0.30 't.00 '1.05 --
0.40 5.30 1.32 0.40 1.00 1.00 --
326
3. Características y aplicaciones
Acero para trabajo en caliente, de gran resistencia al ca
lor y al d.esgaste en estado caliente, buena tenacidad y
resistencia ar agrietamiento recatrentamiento. Adecuado pa
ra e1 enfriamiento al agua.
utilizabre en herramientas para trabajo en cal_iente someti
das a grandes exigenciasr por ejempto, punzones y matricespara extrucaión. Herraml-entas para l-a f abricaci6n en caliente de tuercas, tornirlos, remaches y burones. Fabricaci6n de moldes para flundicl6n a presl6n.
4. Propiedades fisicas y caracterfsticas mecánicas
- Conductividad térnica (W/n oC) ¿25
- Resistencia a la tracci6n en estadorececido : 70-90 xg/mm2
Dureza Brinell en estado recocido z 230 HB máximo
- Dureza Rockwell C en estado templado : 52 a 56 Rc
- Densidad t 7 rg5 gr¡c^3
327
5. Tratamiento T6rurico
Proceso TemDératura oC Observaciones
Re coc ido
Calentamientoprevio aItemple
750 a 800
850
Enfriar en hornoapagado durante cuatrohoras
Precalentar lentamente
Temperatura de 1O2O a 1060 Mantener 20 minutostemple temperatura de rnás el espesor medio
Austenización: de Ia herramienta eorp¡e
1 020 oC sado en minutos
Medio de 500 a 550
enfriamiento aceite r aire seco(apagado) o baño de sal
Reve n ido 400 a 650 Efectuarse después deItemple. Mantener unahora más eI espesor en
mm/2O, expresado eh ho
ras .
328
O Dure¡¡ co HV1...35 9l d¡¡ c¡r¡uc¡ur¡0,a....., l8 9tJ¡rtro da !nlrrmien'¡o. €¡¡o i¡ tcmpo da dltrmr.ntod¡ 8@ ¡ 50O
oc cn sX t0-1.
6....... t"C/ñn V.lerd¡d d. rnlr''mqilo d. 8{lO r ÉOOoC r¡prr¡¿dom -cro¡n.
12 4 I ts$q . _i-?----a--d-lñ-i¡Hqu t--"--.-l
Dis
Diagrama de enfriamiento
Temperatura de
Temple 1O5O oC
Permar¡enci¿ a
temPeratrr ra de
revenido: 2 horas
Sección cle l¿pieza: cuadr. 50 mm
(J
ooo
o
Temporatura de revenido en oC
Diagrama de revenido
UNITEC ACEROS
UNITEC ACEROS
BOEHLER, op. cit. p. 43
BOEHLER op. cit, p. 45
Univcrsidod aur0n0m0 de 0cridcntc
Serción Biblioteco
329
ANEXO 6 Hoja de Material de1 acero AISI Hz
I Especificaciones
ISODINAISI
: HS 6-5-2-5: S6-5-2: M2
Na Aleman de Material : 1. 3343
2 Denoninación según 1a casa fabricante y distribuidora
DETRIBUIDOR xnNc!fl}IAcIcT.¡ c cr Ib I-h Si V t.l
REYDIN
UNITEC( Boehler ) S 600 e8g 4.n 5.m 0.30 O.n 1.90 6.tú
ACEROSCOLLTDA.( Thyssen) THYRAPID 3340 O.S 4.m 5.m r.S 6.rc
ALUACEROS(Atlas steel srxu 0.84 4.00 5.00 025 0.30 l.s 6.50
CASA SUECA( Assab )
330
3 Gracterísticas y aplicacioes
Acero ráÉdo aleado a1 ungsEern y a1 mtibden de gran tenacidad y buenas propiedades de corte para aplicación universal.
Alta resistencia a1 impacto y a1 desgaste
Aplicable en 1a fabricación de brocas helicoidales, nachospara roscar, herramientas para brochar y escariar, sierraspara metales, fresas de toda c1ase, herramientas para trabajar madera y herramientas para trabajar en frío, dados
de extrucción y de tefilación.
4 Propiedades físicas y características necánicas
Conductividad Lérmica (W/nUC) : Lg
Resistencia a la tracción en estado recocido : g0 95 kg/nn2
Dureza Brinell en estado recocido: z4o a 300 HB
Dureza Rockwell C en estado templado . 65 Rc
Densidad :g,10 gr/cn3
Calor específico ¡ 0,46 J/grae
331
5 Tratamiento Térmico
PROCESO TEMPERATURA AC OBSERVACIONES
RECOCIDO 77O 840 Enfriamiento lento en el-horno
CALENTAMIENTO l.Precalenta Mantener en cada etapaPREVIO AL TEM miento a 8504C hasta obtener tenperatuPLE 2.Precalenta fa-uniforme. Precal-entar
mienLo a 10504C muy lentamente.
TEMPERATURA 1190 a L23O Consultar catálogos deDE TEMPLE temperatura de proveedores.
austenización:1210 e c
MEDIO DE EN Aire a presión, Mantener en e1 baño soFRIAMIENTO aceite o baño 1o el tienpo necesario
(APAGADO) caliente a 500 para obtener igualaciónaC Ms: 150eC de temperaturas.
REVENIDO 540 a 570 Revenir innediatamentedespués de1- tenple.
332
Q Dureza en DV'I ...30Componentesd€estluclura en o/o
0,39 23,5 Parámetro cteenlrtam¡snto. es dec¡J, durac¡óndel anlr¡am¡ento cle 800 a b00o Censxlo ? .?o C/m¡n . . .0.50 C/mrn - Veloc¡.dad de enfilamrento en oo/mrnen et margen de 800 a 50€t('CMs-Ms' . . . Zona de tormac¡ónde martensita a los lim¡t€s de9r¡no
Pcl
E
Eo
Diagrama de-
| 2 a I 153060mnulos Í-T---T--7.-. d l62ahdas i-j--jl
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.lcmperatura do r€veniJo en "C
Diagrama de revenido
UNITEC ACEROS
UNITEC ACEROS
BOEHLER, op
BOEHLER op.
. cit, 35
cit, p. 36
333
_lI
il5
NOTA: Dimensiones en milimelros.
l8 Concrox l.3OO
Vociodero
¡6 Lodrillo oislonle T- 23 r70tq Corcozo
t4 Conexion resislencios r8
t3 Lono minerol
t2 Soporfes poro clüierlo t2
tl Asbeslo en oolvo
to Resrstencios 9
I Soles
8 Crisol
I Porlo-resislenc ios 9
b loncrox l.50O
5 -odrillo refroclorio U- 33.+ Cubierto superior
3 Agorroderos del homo
¿ Refuerzos 2
Cubierto inferior
DESCRIPCION CANT
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO
IPROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDEscRlPcloN'
sEccroN DEL HoRNo CANTDAD. I
ESCALA,l: 12,5
DISENO, L. F. Gít. c. v.
DI BUJO.l. c.v. J, D. C.
APROBO. FECHA-MAYO, t9g7
MATERIAL
334
NOTA. Dimensiones en milimelros.
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO N-
¿PROYECTO..
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESD ESCRIPCION.
CARCAZAcaNTTDAD-
|ESCALA.
I t 20DI BUJO.
t. c, v.APROBO.
J. D. C.FECHA.
MAYO, t9g7MATERIAL.
ASTM A36
335
t]ttll!l,^ll'" J-
F¡tlIJL]lro I
AGARRADERA ALTA
CANTIDAD: 2
MATERIAL. ASTM- A36ESCALA. l:2
AGARRADERA BAJA
CANTIDAD. 2
MATERIAL. ASTM - 436ESCALA, l:2
ARO SUPERIOR
CANTIDAD. I
MATERIAL. ASTM- A36
ESCALA l: lO
FONDO DEL CRISOL
CANTIDAD. I
MATERIAL. ASTM-436
ESCALA, | : lO
R= 25
NOTA: Dimensiones en milimelros
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
3PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION. AGARRADERA ALTA - AGARRAoERA BAJA
ARO S{,PERIOR _ FOI.IDO DEL CRISOL.CANTIDAD.
INDICAOASESCAL A.
INDICAOAS
DISENO, L. F. G.
LC.V.DIBUJO.
r. c.v.APROBO.
J. D.C.FECHA.
MAYO, tggTMATERIAL. i
EL ANOTADO
336
DESARROLLO
ARO LATERAL
CANTIOAD. I
MATERIAL. ASTM. A36
ESCALA. l: lO
ANGULo 38 r 3 lrli t lrd I
SOPORTE
CANTIDAD.
MATERIAL.
ESCAtA.
MATERIAL
A
l¡ |
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO
4PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION,
ARO LATERAL- SOPORTE MATERIAL.CANTIDAD,
INDICADASESCALA.
['¡ucADASDISEÑO. L. F. G.
l- c. v.DI BUJO.
t. c.v.APROBO.
J. D.C.FECHA.
MAYO, r987MATERIAL.
ANOTADO
337
NOTA: Dimensiones en milimetros.
NOTA: Dimensiones m milimefros.
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
5PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION.
CILINDRO DEL CRISOL.CANTIDAD EScALa'
|: loDI BUJO.
LC.V.APROBO.
J. D. C,FECHA.
MAYO, 1987MATERIAL,
ASTM- A36
338
-60il- 5
tQñJ
¡oo(o
L¡J
E -60il- 3E -70¡8-3
NOTA: Dimensiones en milimelros.
7 Fondo del crisol
6 Cilindro del crisol
Agonodero olto 2
4 Aro superior
Soporle moleriol 4
¿ Agorrodero bo¡o ¿
I Aro lolerol
ñt¡ DESCRIPCION :AN
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
6PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESñtrea9toat^[t
CRISOL CANTIDAD. I ,
ESCALA. l, lO
DI BUJO.r.c.v.
APROBO.J. D.C.
FECHA.MAYO, l9g7
MATÉRIAL.
@ftcidcnlaSect¡ón Eiblioleco339
60
'l ItREFUERZOS
DESARROLLOCANTI DAD.
MATERIAL.
ESCALA.
?
ASTM- 436
t..20
AGARRADERAS DEL HORNO
CANTIDAD- 3
MATERIAL. ASTM - 436ESCALA. l:2
NOTA: Dimensiones en mil¡melros.
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
7PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDEScRlPcloN' REFuERzos - AGARRADERAS DEL HoRNo CANTIDAD.
INDICADASESCALA.
INDICADAS
DIBUJO.t. c.v. APROBO.
J. O.C.FECHA.
MAYO, t987MATERIAL.
ANOTADO
34Q
'[m
RESISTENCIA
PORTA-RESISTENCIA
CANTIDAD. 9MATERIAL. CONCRAX I.5OO
ESCALA. l: 5
CANTIDAD, 9
MATERIAL, KANTAL AI
ESCALA. l: I
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
BPROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION.
PORTA.RESISTENCIA- RESISTENCIACANTIDAD.
INDICADASESCALA.
ANOTADAS
DI BUJO.t. c.v,
APROBO.J.D C.
FECHA,MAYO, 1987
MATERIAL.ANOTADO
341
NOTA: Dimensiones en milimé?ros.
zvE
CUBIERTA INFERIOR
CANTIDAD. I
MATERIAL. ASTM-A36ESCALA, 1., 20
E- 6013- 3
VACIADERO
CANTIDAD. I
MATERIAL. TUBO GALVANIZADO
6rcESCALA. lz 2
50
ANGULOS DE SOPORTE
CANTIDAD. 3
MATERIAL. 163 x 6 (LZ-l/z'xt/4\ESCALA. I: IO
NOTA: Dimensiones en milimelros.
i.t
I
I
I
I
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO
9PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION. CUBIERTA INFERIOR - VACIADERO
ANGULOS DE SOPORTECANTIDAD.
INOICAOASESCAL A.
INDICADAS
DISENO. L. F. G.
t. c. v.DI BUJO.
L C.V.APROBO.
J. D. C.FECI{A.
MAYO, t9g7MATf RIAL.
ANOTAOO
/^\
I
\.
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
loPROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION
CUBIERTA SUPERIORCANTIDAD. ESCAL A,
l: lODIBUJO.
l. c.v.APROBO.
J. D. C.FECHA.
MAYO, tggTMATERIAL.
ASTM- 456
343
NOTA: Dimensiones en mili.melros.
l"SOPORTE
CANTI DAD.
MATERIAL.
tr, J\.ALA.
PARA CUEIERTA
l2
ASTM-A36
li ¿
MATERIAL. ACERO INOX. 3O4 MATERIAL.
RESISTENCIA.
KAN TAL - AI
TERMINAL DE
CANTIDAD.
ESCALA.
r8
l:2
NOTA: Dimenlíbnes en milimelros
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO
IIPROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION. SOPORTE PARA CI,.tsIERTA
TERMINAL DE RESISTENCIACANTIDAD.
INDICADASESCALA.
INDICADASDISEÑO. L. F. G.
t. c. v.DIBUJ.'
r. c. v. APROBO. (
J. D. C.FECHA.
MAYO, t9g7MATERIAL.
ANOTADO
344
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
t2PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDEScRrPcloN'
coNEXroN DE RESrsrENcrA CANTIDAD ESCAL A.
SIN ESCALADlBuJo'
r. c.v. APROBO.J. O. C.
FECHA.MAYO, 1987
MATERIAL.
345
R
S
T
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PL ANO
l3PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDES.RrPcloN'
TNSTALACToN DE RESrsrENcrASCANTIDAD. ESCALA.
SIN ESCALA
DIBUOO,l. c.v.
APROBO.J. D.C.
r LLñ4.MAYO, 1987
MATERIAL.
346
E-6013- 4
E-6013 -3ú)
NOTA: Dimensiones en milimelros
Eie
lu edos 4
4 3uielqdor de ruedos I? Soporte de ruedos ¿
? vlon¡ io ¿
)Ap receptoro de sol
N' DESCRIPCION ]AN'I
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO N-
l4PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESDESCRIPCION.
CAJA RECEPTORA DE SALCANTIDAD. ESCAL A.
roDISEÑO. L. F. G.
r. c_ v.DIBUJO.
t. c. v: APROBOJ. O.C.
FECHA.MAYO, t987
MATERIAL.
347
8?E
ItJH
t¿
ffiMA¡{IiJA
DESqRROLLO
CANTIDAD. 2
MATERIAL. ASTM- 436
ESCAA l: 5
SUJETADOR
CANTIDAD.
MATERIAL
ESCALA.
D€ RUEDAS
IASTM- A 36
l:l
CANTIDAD
MATER I ALESCALA
RUEDAS
4
Atsl to20l: I
25I
--t 3
DESARROLLO
CANTIDAD
MATERIAL.
ESCALA
CAJA RECEPTORA
ASTM - 436
l: 20
a- ----\
UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE PLANO
l5PROYECTO.
HORNO PARA TEMPLE POR BAÑO DE SALESD ESCRIPCION.
RUEDAS- l¡lANlJA- SUJETADOR RUEDASCANTIDAD-
INDICADASESCALA.
INDICAOAS
D¡ BUJO.t. c.v.
APROBO.J. 0. c.
FECHA.MAYO, tggT
MATERIAL.ANOTADO
NOTA. Dimensione/m milirnetros.