INTRODUCCION

Dentro del campo de la ciencia de los materiales hemos visto una gran

cantidad de procesos métodos y ensayo sobre la forma de cuidado y

prevención así como una forma de agrupar y examinar las características de

cada material. No obstante nos hemos visto con la problemática de que se

supone o que podemos hacer para tratar de hacer mejor un material y no

observarlo como un material dedicado exclusivamente desde su origen a una

primitiva función en especial.

Con el paso del tiempo y ayuda de la tecnología se vio reflejado una gran

mejoría y desarrollo de ciertas maneras de realizar un cambio de propiedades a

los materiales sin que pierdan su identidad química que desde procesos

antiguos referentes a las aleaciones se practicaba. Esta forma de modificarlos

consiste en los denominados tratamientos térmicos. Esenciales en el campo de

la transformación de metales (especialmente el acero y sus componentes)

En este informe se verá la estructura de los tratamientos térmicos y su forma

de uso así como analizas metalograficamente y la dureza de los mismos para

determinar las conclusiones referidas a cada tipo de proceso térmico.

FUNDAMENTO TEORICO

TRATAMIENTO TÉRMICO:

El Tratamiento Térmico involucra varios procesos de calentamiento y

enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales

modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos

es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para

su conformación o uso final. No modifican la composición química de los

materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y

la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. Se pueden

realizar Tratamientos Térmicos sobre una parte o la totalidad de la pieza en

uno o varios pasos de la secuencia de manufactura. En algunos casos, el

tratamiento se aplica antes del proceso de formado (recocido para ablandar el

metal y ayudar a formarlo más fácilmente mientras se encuentra caliente). En

otros casos, se usa para aliviar los efectos del endurecimiento por deformación

o para volver a la estructura y propiedades iniciales. Finalmente, se puede

realizar al final de la secuencia de manufactura para lograr resistencia y

dureza.

ETAPAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO

Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación:

Calentamiento hasta la temperatura fijada

Elevación de la temperatura hasta una temperatura limite que depende del

porcentaje de carbono. El calentamiento debe ser lento, uniforme y

homogéneo. No debe haber variaciones grandes de temperatura (menores a

20) en la superficie del material. El tiempo depende linealmente de factores

como la forma del horno, la atmosfera del horno y el suministro de calor.

tsubida=0.1Dx k1 xk2 x k3min

Donde D = dimensión mínima de la sección máxima, K1, K2, K3 son los factores

forma, atmosfera y suministro del horno.

Permanencia a la temperatura fijada

Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida.

Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por

milímetro de espesor si son aceros al carbono y de 1.5 a 2 minutos por

milímetro de espesor para los aceros aleados.

Enfriamiento

Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de

tratamiento que se realice. Veamos con ayuda de las curvas TTT (temperatura

transformación, tiempo).Este tipo de diagrama muestra cómo la velocidad de

enfriamiento afecta la transformación de Austenita en varias fases posibles, las

cuales pueden ser: (a) Formas alternativas de Ferrita y Cementita, (b)

Martensita.

El tiempo se presenta logarítmicamente a lo largo del eje horizontal y la

temperatura en el eje vertical. Esta curva se interpreta partiendo del tiempo t0

(pocos segundos transcurridos) en la región Austenita y continua hacia abajo y

a la derecha a lo largo de la trayectoria que muestra cómo se enfría el metal en

función del tiempo .Los tiempos de transformación dependen de la aleación del

material.

Abreviaturas y códigos de la gráfica:

Ps = Momento en el cual se produce Perlita gruesa. Pf = Momento en el cual se produce Perlita fina. Ms =Momento en el cual se produce Martensita gruesa. Mf = Momento en el cual se produce Martensita fina. Bs = Momento de inicio de la transformación a la Bainita. Bf = Momento de la finalización de la transformación Bainita.

TIPOS DE TRATAMIENTOS TERMICOS

Normalizado

El objetivo de este tratamiento térmico es el de volver el material a sus

propiedades primigenias antes de haber sido sometidas a algún tratamiento

térmico. El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados

centígrados por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros

hipereutectoides, como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa

temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa

en austenita. A continuación se deja enfriar en aire tranquilo, obteniéndose una

estructura uniforme.

Los constituyentes finales dependen de la composición del acero:

-Constituyente final del acero eutectoides: perlita fina

-Constituyente final del acero hipoeutectoide = perlita fina más ferrita

-Constituyente final del acero hipereutectoide = Cementita fina más perlita de

grano fino.

Recocido

Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material

metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la

densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad. Las

velocidades de enfriamiento son bajas, enfriamiento normal dentro del horno.

Existen diferentes tipos de recocido.

Para aceros Eutectoides e hipoeutectoides.

Tc = TAC3 + ∆T / ∆T = 20 a 70 C

Para aceros hipereutectoides

Tc = TACm + ∆T / ∆T = 20 a 70 C

La T recomendada

Tc = T321 + ∆T / ∆T = 20 a 70 C, T321= 723 C

Recocido Completo: Elimina las estructuras indeseables como la de

Windmanstaeten. Afina el grano cuando ha crecido producto de un

maltratamiento. Para aceros hipoeutectoides.

Recocido Incompleto: Elimina tensiones. Solo recristaliza la perlita. Más

económico.

Recocido de Globulización: Mejora la maquinabilidad en los aceros

eutectoides e hipereutectoides.

Recocido de Recritalización: Disminuye tensiones. Elimina la acritud.

Recocido de Homogenización: Elimina la segregación química y

cristalina. Se obtiene grano grueso. Es necesario un recocido completo

posterior.

Recocido isotérmico: Economiza tiempo. Se emplea mucho en los aceros

aleados. Se mantiene en baños de sales a temperaturas menores que A1 hasta

que la descomposición de la austenita se produzca y después se enfría al aire.

Temple

El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza

y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita

con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con

aceites, agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente

duro típico de los aceros templados.

En el temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del

mismo, además, la temperatura para el calentamiento óptimo debe ser siempre

superior a la crítica para poder obtener de esta forma la Martensita. Existen

varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera

obtener y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros,

llamada Templabilidad (capacidad a la penetración del temple), que a su vez

depende, fundamentalmente, del diámetro o espesor de la pieza y de la calidad

del acero.

En el temple la velocidad de calentamiento obedece la siguiente formula:

Vc=Tc−Trtr

Donde Tr es la temperatura de rodilla o nariz. Que es el punto de tangencia

entre la curva Pi y la curva (o recta) del temple. tr es el tiempo logarítmico del

punto de rodilla.

Revenido

A través del enfriamiento luego del calentamiento se pone el acero duro y

bronco. En la estructura del material se pueden presentar tensiones tan altas,

que aparecen grietas de temple y el material se quiebra como vidrio.

Con el fin de eliminar estos fenómenos negativos y de dar al material "la dureza

necesaria", se deben revenir luego del templado, esto significa que se calientan

nuevamente. En caso de una disminución considerable de la dureza y de la

resistencia, aumenta nuevamente la tenacidad del material. Las temperaturas

de revenido se orientan conforme a la finalidad de empleo le la pieza de trabajo

.Entre más alta sea la temperatura de revenido, menor será entonces la dureza

y de tal forma será más tenaz el acero

Tipos de Revenido

1. Temple continuo (en un solo medio).

2. Temple escalonado (en dos medios).

3. Temple Escalonado (Mantempering)

4. Temple isotérmico (Austempering).

 Revenido Bajo: Se realiza en el intervalo de temperatura de 150ºC a 250ºC.

Se utiliza para todos los aceros de herramientas de alto contenido de carbono.

Prácticamente no disminuye la dureza, pero disminuye las tensiones internas y

parte de la austenita residual.

 

Revenido Medio: Se realiza a 350 – 450ºC. Es muy utilizado en muelles y

resortes. Disminuye bastante la dureza y se eleva la tenacidad. Se obtiene una

estructura de troostita de revenido. También se puede utilizar en herramientas

que deban tener buena resistencia con suficiente elasticidad.

 

Revenido Alto: Se realiza a 500ºC – 650ºC. En este proceso, la Martensita

se transforma en sorbita de revenido. Esta estructura garantiza una mejor

combinación de resistencia y plasticidad del acero. En la sorbita de revenido la

cementita adquiere forma granular, a diferencia de la obtenida en un

normalizado. Como consecuencia de esto se eleva notablemente la resistencia

con la misma dureza o aún más elevada con relación al acero normalizado.

Este tipo de revenido se emplea para piezas de acero que estén sometidas a

elevada fatiga o cargas de impacto.

Medios de enfriamiento más comunes empleados en el temple de los aceros

Agua

Debe evitarse que el agua se caliente durante el temple, debido a que puede

prolongarse la primera etapa del enfriamiento. El agua enfría muy rápidamente

la superficie, con lo que se forma una corteza muy dura y se crean tensiones

internas peligrosas que pueden deformar o romper las piezas.

Soluciones salinas

Añadiendo al agua una determinada cantidad de sales de temple, el

enfriamiento es más rápido y por lo tanto más enérgico, debido no solo al

mayor calor específico de las soluciones respecto al agua pura, sino también

porque debido a la evaporación, las soluciones salinas cristalizan y sus

cristales, dada las altas temperaturas estallan rompiendo el velo de vapor que

circunda la pieza.

Aceites

Los aceites animales y vegetales con el uso continuo a determinada

temperatura se descomponen, espesan y se vuelven gomosos dando temples

bastante irregulares. Además son caros y de olor desagradable. Los mejores

aceites para el temple son los minerales obtenidos por destilación fraccionada

del petróleo. El aceite caliente tiene más poder refrigerante (30 – 40 C) que el

frío, por ser más fluido. Este tipo de temple produce deformaciones y tensiones

internas notablemente inferiores a los del agua y soluciones salinas. Un buen

aceite de temple debe poseer las propiedades siguientes:

-Volatilidad no muy elevada.

-Temperatura de inflamación y combustión lo más elevada posible.

- Gran resistencia a la oxidación.

Plomo

Posee gran conductividad térmica por lo cual el calentamiento del baño se hace

bastante rápido. Enfría con relativa rapidez las piezas que se templan, su

aumento del peso específico es inconveniente pues las piezas flotan

y hay que preparar dispositivos especiales para que se introduzcan en el baño.

Como el plomo se oxida fácilmente hay que evitar que la superficie del baño se

encuentre en contacto con la atmósfera cubriéndolo con pequeños trozos de

carbón vegetal. Los baños de plomo se emplean raras veces. Contienen

frecuentemente azufre cuando están sucios y es necesario por esta razón

fundirlos. El plomo es bastante volátil a las temperaturas requeridas para

tratamiento térmico. El plomo puede adherirse tenazmente a piezas que

contengan dientes o ranuras pequeñas e impide que se endurezcan estos

lugares con el temple. Por esta razón es necesario desengrasarlas con mucho

cuidado. El empleo del plomo es cada vez más limitado frente a

los baños de sales debido a la toxicidad de sus vapores, independientemente

de que no forme cascarilla y su enfriamiento sea mucho más estable que los

baños de sales.

Gases

Para muchos aceros basta enfriar al aire tranquilo para que se forme

martensita. Aunque este tipo de enfriamiento es el que provoca menos

distorsiones, también como contrapartida produce cierta oxidación superficial.

En lugar de aire pueden usarse gases protectores o inertes. Ejemplo Amoniaco

craquizado o el gas de ciudad quemado. Utilizando estos gases en los hornos y

como medios de temple, se obtienen piezas templadas brillantes.

Sales fundidas

Están constituidas por cantidades variables de sodio, potasio, bario, etc, en

forma de cianuros y sus componentes. Son utilizados como medios de

enfriamiento y sustituyen con ventaja al aceite y al plomo fundido. Las sales se

emplean en un intervalo de temperaturas entre 150 - 600ºC. Se utilizan para

enfriar las piezas durante el temple y para calentar durante el revenido.

Algunos se utilizan para el calentamiento y fundamentalmente para el

tratamiento termoquímico. Las sales fundidas presentan muy alta temperatura

de transición. Con respecto a la severidad de temple, se comportan muy

semejante al aceite pudiendo considerarse los efectos equivalentes. La

agitación aumenta la severidad del temple por la difusión de calor

RECOMENDACIONES Y OBSERVACIONES

-Se

CONCLUSIONES