vi tratamientos termicos
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¿Qué es un Tratamiento Térmico?
Se conoce como tratamiento térmico a el proceso al cual se someten los metales
para mejorar sus propiedades mecánicas especialmente:
Dureza.
Resistencia al desgaste.
Tenacidad.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Este proceso principalmente radica en
calentar y enfriar un metal para
cambiar sus propiedades físicas.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Las propiedades físicas y mecánicas dependen del tamaño, forma y perfil
de las micro-estructuras presentes el acero, de las cuales se tienen:
Ferrita .- Es una solución solida
del hierro cubico centrada en el
cuerpo, tiene un contenido
máximo de 0.022% de Carbono a
una temperatura de 727°C, es
relativamente blanda y dúctil y
tiene una gran permeabilidad
magnética.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Austenita.- Es una solución
solida con estructura centrada
en las caras, con una cantidad
de Carbono del 2.11% es blanda
y dúctil y en general la mayoría
de las operaciones de forja y
laminado de aceros se efectúa a
aproximadamente los 1100 °C.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Cementita.- La Cementita tiene
un 6.67% en peso de carbono y
es un compuesto con estructura
ortorrómbica muy dura, de hecho
es el constituyente más duro de
los aceros al carbono que a su
vez lo hace ser frágil, Su
temperatura de fusión es de
1227ºC
Una Reacción eutectoide es un
proceso metalúrgico que ocurre
en las aleaciones binarias con
cierta concentración de los
aleantes, se trata de una
reacción reversible e isoterma,
en la que una solución sólida,
durante el enfriamiento, se
convierte en dos o más sólidos
(dependiendo del número de
componentes de la solución
sólida), íntimamente
mezclados.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Se denomina perlita a la microestructura formada por capas o láminas alternas
de las dos fases (Ferrita y Cementita) durante el enfriamiento lento de
un acero a temperatura eutectoide. Se le da este nombre porque tiene la
apariencia de una perla al observarse microscópicamente a pocos aumentos.
Hay dos tipos de perlita:
Perlita fina: dura y resistente.
Perlita gruesa: menos dura y más dúctil.
¿En que consiste un Tratamiento Térmico?
Para conocer las temperaturas
para que el metal reciba un
tratamiento térmico es
recomendable contar con los
diagramas de hierro carbono que
nos muestran los cambios de
fase del metal, en este tipo de
diagramas se especifican las
temperaturas en las cuales
suceden los cambios de fase
dependiendo de los elementos
diluidos en la aleación, así como
la estructura que se tiene.
Tipos de Modificación
Tratamientos
Tipos de Modificación Térmica
Recocido
Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de Austenización seguido de
un enfriamiento lento, logrando aumentar la elasticidad mientras se disminuye la dureza.
(800-925°C)
Temple
Su finalidad es aumentar la Dureza y la Resistencia del Acero, para ello se calienta el metal a
una temperatura ligeramente mas elevada que la critica superior Austenitica y se enfría manos
menor rápido (según la característica de la pieza) en un medio como agua y aceite.
(900-950°C)
Tipos de Modificación Térmica
Revenido
Solo se aplica en metales previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del
temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad, el revenido se eliminan las
tensiones creadas en el temple, dejando el acero con la resistencia y dureza deseada.
(400-600°C)
Tipos de Modificación Térmica
Normalizado
Tiene por objeto dejar el metal en su estado normal, es decir, ausente de tensiones internas y
con una distribución uniforme del carbono, este se suele realizar antes del temple y el revenido.
El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados Celsius por encima de
la temperatura crítica superior
Factores que influyen
La temperatura de cristalización no debe sobrepasar mucho la temperatura
crítica.
El tiempo al que se debe tener la pieza a esta temperatura deberá ser lo
más corto posible.
El calentamiento será lo más rápido posible.
La clase y velocidad de enfriamiento deberán ser adecuados a las
características del material que se trate.
Tipos de Modificación Térmica
Tipos de Modificación Termoquímica
La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin
modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del
núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga y la
parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) 0,2% de
carbono. Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en
carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a altas
temperaturas (típicamente, 900 °C). En estas condiciones, el carbono penetra en
la superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento. A la
pieza cementada se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y
revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que
corresponden a su porcentaje de carbono.
Cementación
Tipos de Modificación Termoquímica
Tipos de aceros para cementación Aceros para cementación al carbono: Cementación a 900 °C - 950 °C, primer temple a 880 °C - 910
°C en agua o aceite, segundo temple a 740 °C - 770 °C en agua. Revenido a 200 °C como máximo.
Aplicaciones: Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad
en el núcleo.
Aceros para cementación al Cr-Ni de 125 kgf/mm2: Tiene en su composición un 1% de Cr y un 4,15%
de Ni. Cementación a 850 °C - 900 °C, primer temple a 900 °C - 830 °C en aceite, segundo temple a
740 °C - 780 °C en aceite. Revenido a 200 °C como máximo.
Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad. Elementos de máquinas y
motores. Engranajes, levas, etc.
Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kgf/mm2: Tiene en su composición un 1,15% de Cr y un
0,20% de Mo. Cementación a 890 °C - 940 °C, primer temple a 870 °C - 900 °C en aceite, segundo
temple a 790 °C - 820 °C en aceite. Revenido a 200 °C como máximo.
Aplicaciones: Piezas para automóviles y maquinaria de gran dureza superficial y núcleo resistente.
Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.
Aceros para cementación al Cr-Ni-Mo de 135 kgf/mm2: Tiene en su composición un 0,65% de Cr, un
4% de Ni y un 0,25% de Mo. Cementación a 880 °C - 930 °C, primer temple a 830 °C - 860 °C con aire o
aceite, segundo temple a 740 °C - 770 °C con aceite. Revenido a 200 °C como máximo.
Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Máquinas y
motores de máxima responsabilidad, ruedas dentadas, etc.
Cementación
Tipos de Modificación Termoquímica
La nitruración es un tratamiento termoquímico que se
le da al acero, el proceso modifica su composición
añadiendo nitrógeno mientras es calentado.
El resultado es un incremento de la dureza superficial
de las piezas.
También aumenta la resistencia a la corrosión y a
la fatiga, la nitruración se aplica principalmente a
piezas que son sometidas regularmente a grandes
fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas
de rodamientos, camisas de cilindros, árboles de
levas, engranajes sin fin, etc. Estas aplicaciones
requieren que la piezas tengan un núcleo con cierta
plasticidad, que absorba golpes y vibraciones, y una
superficie de gran dureza que resista la fricción y el
desgaste.
Nitruración
Tipos de Modificación Termoquímica
Cianuración
La Cianuración es un tratamiento termoquímico que se da a los aceros cuando se quiere
obtener una superficie dura y resistente al desgaste, se debe efectuar un baño de cianuro
fundido.
La Cianuración se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y
la nitruración ya que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono y
el nitrógeno a una temperatura determinada, se efectúa a una temperatura justamente por
encima de la temperatura crítica del corazón de la pieza, se introduce la pieza en una
solución que generalmente consta de cianuro de sodio con cloruro de sodio y carbonato de
sodio, el enfriamiento se da directamente por inmersión al salir del baño de cianuro, con esto
se obtiene una profundidad de superficie templada uniforme de unos 0.25 mm en un tiempo
de una hora.
La Carbonitruración es un tipo de tratamiento térmico superficial del acero, englobado
dentro de los procesos de cementación gaseosa, en el que se suministra carbono y
nitrógeno a la superficie de una pieza de acero para proporcionarle las características de
dureza deseada.
Concretamente es un tratamiento termoquímico, a medio camino entre la cementación o
carburación (adición de carbono) y la nitruración (adición de nitrógeno).
El proceso de Carbonitruración, al igual que el de cementación, va seguido de un temple
(y un posterior revenido).
Éste proporciona una elevada dureza en la superficie, al ser una zona con un elevado
contenido en carbono (el contenido óptimo es de 0,8% C), mientras que conserva la
tenacidad del núcleo, que sigue siendo bajo en carbono (entre 0,1 y 0,2% C) y que por
tanto no se ve tan afectado por el proceso de temple. Se consiguen así las dos zonas de
diferentes características que se deseaban, ya que gracias al proceso previo de
Carbonitruración se combinan las ventajas del temple, que proporciona dureza pero a la
vez fragilidad, con las ventajas de conservar un núcleo dúctil y tenaz.
Tipos de Modificación Termoquímica
Carbonitruración
Fin de la Presentación
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Ing. David Antonio Córdoba Jáquez.