EL RECOCIDO Y LA DEFORMACION EN FRIO.La deformacin en frio de un metal, almacena energa de deformacin, asociada con diversos defectos reticulares creada por la deformacin. Se sabe que la deformacin plstica aumenta notablemente el numero de dislocaciones, tambin aumentan los defectos de punto, que son una fuente de energa retenida, en metales trabajados en frio.

Durante la deformacin plstica se producen ms vacancias, que tomos intersticiales, a razn que se necesita menos energa para generar vacancias, que tomos intersticiales.

Existen 2 mtodos para calcular la energa de deformacin en frio:Primer mtodo. Recocido aniso trmico.: tiene un calentamiento continuo, y la liberacin de energa esta determinada por la temperatura. Para este mtodo se tienen dos probetas, una, a, y otra, b, donde la probeta, a, sufri trabajo en frio, y la probeta, b, no sufri trabajo en frio, la probeta b ser usada como referencia. Ahora ambas probetas son calentadas, se observa que la probeta, a, libera calor equivalente a la energa de deformacin que sufri, esto hace bajar, la fuerza para calentarla.

Segundo mtodo. Recocido isotrmico. Se mide la energa liberada, mientras se mantiene la probeta a una temperatura constante.

RECOCIDO.

DEFINICIN.

Para el recocido, se debe llevar a una temperatura de austenizacin, y se deja enfriar en el horno, lentamente. El recocido tiene como objetivo. Disminuir las tensiones, Refinar el grano, y proporcionar suavidad para el maquinado. El recocido es utilizado despus, de que una pieza ha sufrido conformado, el recocido, prepara la pieza, para su posterior maquinado. El recocido tiene un enfriamiento lento, que le permite tener al diagrama hierro carbono como referencia.Ejemplo. Tenemos un acero hipo eutectoide de 0,2 % de carbono, y es de grano grueso y le haremos, un recocido para afinar el grano.

A temperatura ambiente, Tenemos a la estructura original al 0.2 %, que estn constituidas de granos gruesos de ferrita y perlita, a ms de 723 grados centgrados, vemos, que la perlita ha empezado su transformacin a austenita, esto se refleja en pequeos granos de austenita, que van apareciendo, pero la ferrita no ha sufrido variacin alguna, es por eso que se debe llevar la temperatura por encima de la crtica superior.

Entre 910, y 890 grados centgrados, hemos pasado la lnea crtica superior y observamos que los granos de ferrita se han convertido en pequeos granos de austenita, entonces toda la estructura esta conformada por pequeos granos de austenita. Como lo que queremos es afinar los granos del acero, no incrementaremos ms la temperatura, para evitar el crecimiento de los pequeos granos austeniticos que se formaron.

Finalmente, se deja enfriar en el horno, lentamente, esto dar lugar a la formacin de granos finos de ferrita y perlita.Existen tres etapas de un recocido. Recuperacin. Recristalizacin y Crecimiento de grano.

1. RECUPERACIN.

El trabajo en frio de un metal, le hace perder propiedades mecnicas y fsicas. En la recuperacin estas propiedades perdidas son recuperadas. El trabajo en frio aumenta la dureza pero disminuye la ductilidad del metal.

FENOMENO DE POLIGONIZACION.

Cuando se recuece un cristal flexionado, el cristal curvado se descompone en ciertos nmeros de pequeos segmentos cristalinos, ntimamente relacionados. Este proceso recibe el nombre de poligonizacion.

Se observan las dislocaciones sobre los planos de deslizamiento, estas dislocaciones estn de manera aleatoria sobre los planos de deslizamiento, los planos de deslizamientos se encuentran paralelos entre si, pero al calentar el cristal se observa una agrupacin de las dislocaciones, las dislocaciones se trasladan haciendo dos movimientos. Un movimiento de trepado o ascenso, y un movimiento de deslizamiento. Entonces, este movimiento, hace que las dislocaciones se coloquen, una sobre otra, en diferentes planos de deslizamiento. Este fenmeno esta impulsado por la energa de deformacin. Hay que recordar que las zonas vacantes ayudan al desplazamiento de las dislocaciones. Adems hay que sealar que esta energa de deformacin segn, como las dislocaciones se ordenan, esta energa disminuye. Esta disminucin de la energa se explica, comprendiendo la naturaleza de traccin y compresin, y el acomodo vertical, u horizontal de las dislocaciones. El acomodo horizontal de las dislocaciones, antes de la poligonizacion, hace que todas las dislocaciones de un plano, estn a lo largo del plano, con la fuerza de compresin hacia un sentido, y la fuerza de traccin hacia el otro, haciendo un estado de alta energa. Todo lo contrario ocurre con una formacin vertical de dislocaciones, despus de la poligonizacion, donde las fuerzas de traccin y compresin se anulan entre si, haciendo un estado de menor energa, esto explica la disminucin de la energa de deformacin, durante la poligonizacin.

En los metales policristalinos, que sufren deformaciones complejas, puede ocurrir la poligonizacion. Aunque este proceso se complica para este caso, por el hecho, de que, el desplazamiento de las dislocaciones ocurren, sobre planos de deslizamiento intersectantes.Posterior a la poligonizacion, ocurre la coalescencia, que es la combinacin de 2 o mas sub lmites, que forman un lmites simple. Esta coalescencia esta fundamentada, a razn, de que un lmite combinado, involucra menor energa, que, dos lmites separados.

Antes de empezar a definir la recuperacin en el recocido, es necesario aclarar, que existe, un tipo de recuperacin, llamada, recuperacin dinmica. Esto sucede, Cuando un metal es trabajado en frio, sufre deformacin plstica, esto involucra formacin de dislocaciones, que al mismo tiempo segn se van formando, tambin se van moviendo. Esto explica los beneficios de trabajar en caliente, ya que se aprovecha este fenmeno, de manera, que se da calor, para que las dislocaciones aumenten su movilidad.

Volviendo a la recuperacin por recocido, cabe sealar, que, a temperaturas relativamente bajas, ocurre una reduccin de defectos de punto, como las vacancias, que son llevados a su equilibrio. En los metales policristalinos deformados, la recuperacin, a temperatura elevada, se le considera esencialmente, como un asunto de poligonizacion y aniquilacin de dislocaciones.En conclusin. Se puede decir que en la recuperacin, a baja temperatura, ocurre una migracin de defectos puntuales hacia los lmites de grano. A una temperatura media, ocurren nuevos arreglos de las dislocaciones, y una aniquilacin de las dislocaciones. Finalmente, a una, alta temperatura, ocurre, un trepado y un deslizamiento de dislocaciones, que terminarn en una poligonizacion.2. RECRISTALIZACIN.

Si el calentamiento sigue su curso, el grano original donde estn presentes las dislocaciones, dar lugar a granos de menor tamao, que estarn libres de imperfecciones, y, de esfuerzos residuales. Estos nuevos granos no presentan la forma alargada de los granos originales, sino que son ms uniformes en sus dimensiones.

Esta parte del proceso tiene como objetivo, refinar el tamao del grano, eliminando las tensiones internas y disminuyendo la heterogeneidad estructural. El recocido contribuye a mejorar las propiedades de plasticidad, en comparacin con las obtenidas despus de fundido forjado o laminado.Existe, una diferencia entre la recuperacin y la recristalizacin, que debe ser mencionada. Esto se puede observar en un recocido isotrmico, donde, la velocidad de la recuperacin, disminuye, a travs del tiempo, a razn de que, la energa de deformacin, que es la impulsadora de este fenmeno, disminuye, segn, como las dislocaciones se ordenan. Todo lo contrario ocurre con la nucleacion y crecimiento, por que, empieza, lentamente, para luego, tener una velocidad mxima, y terminar, con lentitud.Un trmino utilizado con frecuencia, es la temperatura de recristalizacin. Esta es la temperatura por la cual un metal, con una determinada cantidad de deformacin, recristalizar por completo, en un periodo de tiempo. Aproximadamente, (1 hora). Comnmente se tiende a simplificar este concepto, y considerar solamente como una temperatura, a partir, donde el metal empezar a recristalizarse, esto se considerar como una propiedad del metal.

Un factor importante a considerar, en la recristalizacin, es, el tipo de deformacin que sufri la pieza. Se sabe que el trabajo en frio ayuda a una posterior recristalizacin. Esto se observa, en 2 probetas, la probeta 1, sufre 13% de deformacin. Mientras que la probeta 2, sufre 50% de deformacin. Ambas probetas son recocidas a la misma temperatura, y, se observa que, la probeta 2, tiene una recristalizacin ms veloz que la probeta 1. Adems, para que ambas probetas sean recristalizadas al mismo tiempo, ser necesario darle ms calor, a la probeta 1. Ejemplo. probeta1, a 550 grados, y probeta 2, 490 grados. VELOCIDAD DE NUCLEACION Y VELOCIDAD DE CRECIMIENTO DE GRANO.

La velocidad con la que recristaliza el metal, depende de la velocidad con la que se forma el ncleo.

Existen dos relaciones, entre la formacin del ncleo y el crecimiento del ncleo.

Primera relacin. Formacin rpida de ncleo y crecimiento lento. En esta situacin se forman, muchos cristales, esta gran cantidad de cristales chocaran entre si, y no crecern mas, dando origen a cristales pequeos.

Segunda relacin. Velocidad de nucleacion lenta y crecimiento acelerado. Para este caso se formaran granos grandes, porque habran pocos ncleos.Para poder explicar la cintica de recristalizacin, se debe definir dos trminos. Velocidad de nucleacin (N), y velocidad de crecimiento (G).

Velocidad de nucleacin (N). Es el nmero de ncleos que se forman por segundo en un centmetro cbico de matriz sin cristalizar.Velocidad de crecimiento (G). Es una velocidad lineal, que es el rgimen de cambio en el dimetro de un grano cristalizado.FORMACIN DE NUCLEOS.

En la recristalizacin, se forman un conjunto de granos nuevos. Los nuevos cristales, se nuclean en puntos de elevada energa de deformacin, en la red, tales como intersecciones de lnea de deslizamiento, intersecciones gemelas de deformacin, y reas cercanas a los limites de grano. En cada caso, parece que la nucleacin ocurre en puntos de fuerte curvatura reticular.

Una teora para la explicacin de la creacin de cristales, es el concepto de coalescencia de grano, o la combinacin de sub granos, para formar una regin libre de tensiones de tamao suficiente para crecer.

Ahora hablaremos de la fuerza impulsora para la recristalizacin. La fuerza impulsora para la recristalizacin procede de la energa almacenada del trabajo en frio.

TIPOS DE RECOCIDO.RECOCIDO EN LOS ACEROS HIPER EUTECTOIDES.

No es recomendado hacer del recocido, el ultimo tratamiento trmico, que reciban los aceros hipereutectoides, a razn, que, se producen grandes granos de perlita laminar, rodeados por una red de cementita proeutectoide, esta red de cementita, es frgil, fragilizando al acero, adems de producir un maquinado deficiente.

RECOCIDO DE ESFEROIDIZACION.

Para el acero hiper eutectoide, los recocidos generan una red de cementita, que es dura y frgil , y que da mala maquinabilidad a la pieza. Es por esta razn que se realiza un tratamiento trmico, que mejora la maquinabilidad, y se llama recocido de esferoidizacion.

Existen tres mtodos para conseguir la esferoidizacion.

1. mantener durante un tiempo prolongado a una temperatura, justamente por debajo de la lnea crtica inferior.

2. calentar y enfriar alternadamente, entre las temperaturas, que estn justamente por encima o por debajo de la lnea crtica inferior.

3. calentar a una temperatura, por encima de la lnea crtica inferior, y luego enfriar, muy lentamente en el horno, o mantener a una temperatura justo por debajo, de la lnea crtica inferior.

En conclusin mantener, durante un tiempo prolongado, a elevada temperatura, despedazar completamente, la estructura perlitica y la red de cementita, dando lugar, a que la cementita se vuelva esferas. La estructura esferoizada es deseable, cuando se busca una mnima dureza, una mxima ductilidad, o una mxima maquinabilidad en aceros de alto carbono.

RECOCIDO PARA ELIMINACIN DE ESFUERZOS.

Llamado recocido sub crtico. Se realiza a temperaturas por debajo de la lnea crtica inferior. es til para eliminar esfuerzos residuales producidos por un fuerte maquinado u otros procesos de trabajo en frio.

RECOCIDO DE PROCESO.

Se realiza a temperaturas por debajo de la lnea crtica inferior . Se utilizan en industrias de laminas y alambres,. Se aplica despus del trabajo en frio.

NORMALIZADO.

Tiene un calentamiento aproximado a 35 grados centgrados, por encima de la lnea critica de temperatura superior. Luego se realiza un enfriamiento al aire quieto del ambiente.

El normalizado tiene como propsito, producir un acero ms duro y ms fuerte, producido por el recocido.

el normalizado tambin es realizado, para mejorar la maquinabilidad, modificar y refinar las estructuras dendrticas de piezas de fundicin, refinar el grano, homogenizar la estructura para mejorar las respuestas a las operaciones de endurecimiento.

Para aceros hper eutectoides, es necesario calentar por encima de la lnea crtica A c m, a fin de disolver la red de cementita.

Existen diferencias, en la formacin de austenita y de su micro estructuras resultantes, en un enfriamiento en el horno por recocido, y un enfriamiento al aire por normalizado. Como el enfriamiento al aire es ms severo, el normalizado no responder al diagrama hierro carbono, a razn que se producirn cantidades no previstas de ferrita perlita o cementita perlita.

En conclusin, habr menos ferrita pro eutectoide, en los aceros normalizados hipo eutectoides, y menos cementita pro eutectoide, en los aceros hper eutectoides, en comparacin de los aceros recocidos.

Todo esto a raz, que el enfriamiento ser mas rpido, y no dar tiempo a la formacin de las micro estructuras pro eutectoide.

Otro aspecto del normalizado, es que tiene un enfriamiento fuera del equilibrio. Este enfriamiento har mover el punto eutctico. Hacia la izquierda en los aceros hipo eutectoides, y hacia la derecha en los aceros hper eutectoides.

Es por eso, que se explica el fenmeno, del endurecimiento por normalizado, de los aceros hipo eutectoides, la respuesta seria por la formacin de perlita mas fina y abundante.

Hay que recordar que la perlita es una mezcla de lminas o capas alternadas de ferrita y cementita. La cercana, o alejamiento, de estas capas, nos darn por definicin perlita fina, media, o gruesa. Es por eso que cuanto mas fina es la perlita, tienen las placas de cementita ms prximas, esto endurece la perlita.

En general, cuanto mas rpido sea el enfriamiento, menor ser la temperatura de transformacin de la austenita a perlita, y tendr como resultado, perlita mas fina, que la perlita obtenida por recocido. Esto dar como consecuencia, El aumento de la dureza, en comparacin con el recocido.ENDURECIMIENTO DEL ACERO.

La ferrita, (o hierro alfa), Cristaliza en el sistema cbico centrado en el cuerpo, (BCC). La ferrita se encuentra a temperatura ambiente, y es una estructura estable del acero. Pero cuando efectuamos un proceso de calentamiento, la ferrita que tiene una forma cristalina, ( BCC), se convertir en austenita (o hierro gamma ), que tiene una forma cristalina, del tipo cbica de caras centradas, (FCC), en donde se diluyen en solucin slida, los tomos de carbono en los intersticios, Esta estructura permite una mejor difusin con el carbono.

Ahora que tenemos el acero a temperatura de austenizacin, dejaremos enfriar lentamente el acero. Este enfriamiento lento producir una transformacin gamma-alfa, sea, de austenita a ferrita, todo esto mediante una nucleacin y crecimiento de grano, que depende del tiempo.

Pero si acelerramos la velocidad de enfriamiento, de tal manera que no permitisemos, la difusin del carbono disuelto de manera intersticial en la austenita, entonces los tomos de carbono quedaran atrapados en la red cristalina, esta retencin del carbono en la estructura FCC, de austenita, no permitir que se transforme en un cristal, cbico centrado en el cuerpo (bcc), de ferrita. Entonces el resultado de enfriar violentamente nos dar una nueva estructura, llamada martensita.

LA MARTENSITA.

Es una solucin solida, sobre saturada, de carbn atrapado en una estructura tetragonal, centrada en el cuerpo.

La estructura tetragonal, es como si aun cubo, se le separaran dos caras opuestas, este alargamiento se debe a que el tomo de carbono, al quedarse atrapado, esta deformando esa estructura reticular. Entonces tenemos dos parmetros, a, y b, que son iguales, y un tercer parmetro, c, que se deformo por la accin del $ Esta deformacin reticular, es la principal razn, para la alta dureza de la martensita. Durante la formacin de la martensita, ocurre una expansin, a razn que la martensita es menos densa que la austenita, esta expansin genera esfuerzos, generando una deformacin plstica de la matriz. La martensita bajo el microscopio tiene una forma blanca y acicular. Una manera de calcular el porcentaje de martensita, es por el mtodo metalogrfico, donde la martensita obtenida por temple es 2 y digamos abarca un 20 % de la muestra.

Luego se calienta no ms de la temperatura crtica inferior, al templar nuevamente, la martensita blanca que era del 20 %, se vuelve negra y la nueva martensita blanca, esta nueva martensita, aparece por la transformacin de la austenita retenida del primer temple.

En la transformacin de la martensita, esta solo ocurre durante el enfriamiento, si el enfriamiento se interrumpe, la transformacin martensitica se detendr.

la transformacin depende de la disminucin de la temperatura, y es, independiente del tiempo. La transformacin de la martensita es atrmica, es decir, sucede con el cambio de temperatura.

La relacin de cantidad martensita formada, y disminucin de temperatura, no es linel, El nmero de agujas de martensita al principio se produce de manera lenta, despus aumenta y finalmente disminuye.

La temperatura del inicio de formacin de la martensita, se conoce como temperatura, Ms, y la del final de transformacin se le conoce, como, Mf.

La temperatura Ms, se puede hallar por formula de Stewart. La Mf, es hallada, de manera practica por metalografia.

La transformacin de la austenita a martensita no es completa, siempre queda algo de austenita retenida.

La martensita, nuca esta en condicin de equilibrio real, a razn que la fase estable del acero es la ferrita y cementita.

La propiedad ms resaltante de la martensita, es su gran dureza, esta dureza esta ntimamente relacionada con el carbono, y depende exclusivamente de ella. A mas cantidad de carbono, la martensita ser mas dura, hasta aproximadamente un 0.4 % de carbono, dando 60 rockwell C, pero a mas del 0.4 % de carbono, la dureza versus el porcentaje de carbono, no se comportar linealmente, y el aumento de la dureza ser poco significativa.

Cada acero tiene una rapidez crtica de enfriamiento, la rapidez crtica de enfriamiento esta determinada por la composicin qumica, y el tamao de grano austenitico, es una propiedad importante de los aceros, ya que indica, que tan rpido debe enfriarse los aceros para formara solo martensita.Como dato adicional, la martensita tambin puede aparecer, en aleaciones, hierro nquel, cobre zinc, y cobre aluminio.Influencia del carbono en la temperatura MsA mayor cantidad de carbono, la lnea ms comenzara a menor temperatura, adems que a mayor contenido de carbono la austenita retenida aumentara, los elementos aleantes tambin disminuyen la temperatura ms.2da ley de fick

describe el estado dinamico de la difusin de los atomos, (Cs-Cx)/(Cs-Co)=erf(x/2Dt)

Cs es la concentracin constante de atomos a difundir en la superficie del metal, Co es la concentracin inicial de atomos en el metal, Cx es la dconcentracion de atomos de difusin bajo una distancia x de la superficie despus de un tiempo t, erf es una funcin error y se encuentran en tablas.

DIAGRAMA DE TRANSFORMACIN ISOTRMICA, T I.

El diagrama hierro carbono, no puede explicar, las transformaciones como la martensita, ya que ocurren fuera del equilibrio. la transformacin de austenita a martensita es de vital importancia industrial, es por eso, que se busco la manera de predecir el comportamiento de la austenita. Como se sabe la austenita se vuelve inestable cuando el acero se enfra y pasa la temperatura crtica inferior, Es por eso que se necesita predecir cual ser el producto final.

ESTUDIO DE LA TRANSFORMACIN DE AUSTENITA A TEMPERATURA CONSTANTE SUB CRTICA

Davenport, y bain, realizaron estudios en la austenita para poder dar base cientfica, A los productos de la austenita.

Ellos eligieron La composicin eutectoide de 0.8 % de carbono como inicio de su estudio, la razn?. El punto eutectoide nos da una reaccin donde no hay constituyente proeutectoide. Los investigadores, realizaron sus pruebas bajo estas interrogantes. Qu pasar en un enfriamiento por debajo de la temperatura sub crtica?la transformacin, cuando comienza y cuando es su fin?que productos se obtendrn?La elaboracin de las pruebas fue la siguiente.

- Se tomo muchas muestras cortadas de una misma barra, las muestras eran delgadas, para que reaccionen rpidamente a los cambios de temperatura.

- se pusieron las muestras en un bao de sal fundida, a temperatura de austenizacin, y se le dio tiempo para que se austenizaran por completo.

- luego se retiraron las muestras, y se pusieron en bao de sales, pero a diferencia del bao anterior, la temperatura era sub crtica, es decir menos de la temperatura crtica inferior

- luego se realizo un temple programado, donde cada probeta, seria templada uno detrs del otro.

- finalmente a cada probeta, se le midi la dureza, y se estudio bajo microscopio.

Estas pruebas se repitieron pero a diferentes temperaturas sub criticas.

Se tuvieron los siguientes resultados.

la primera probeta nos dio 100 % martensita, esto nos dice que para que se forme 100 % martensita, la estructura anterior al temple era 100 % austenita.

Pero Se observo que segn pasaba el tiempo, las probetas que estaban en el bao de sales a temperatura sub crtica, estaban transformndose de austenita a perlita. Esto se dedujo que al templar las siguientes probetas se empez a obtener martensita y perlita, esta ultima con mayor porcentaje segn como pasaba el tiempo. Hasta que despus de 66 horas se observo 100 % de perlita gruesa.

Las curvas que se obtuvieron fueron llamadas curvas isotrmicas, curvas S, o curvas TTT.ANLISIS DE LA TRANSFORMACIN PERLITA Y BAINITAAl observar la figura 8.17 del avner. Se observa que por encima de la nariz del diagrama el producto de la austenita inestable es perlita gruesa, segn vamos reduciendo la temperatura, encontramos que la perlita es media y finalmente tenemos perlita fina, hay que recordar que la perlita ser mas fina, si tiene las placas de cementita mas prximas dentro de una matriz ferritica. Esto dar como resultado que la dureza aumenta segn las placas de cementita se acercan. La razn de este comportamiento radica en los fenmenos que ocurren en los lmites de fases (ferrita y cementita). En primer lugar, hay un alto grado de adherencia entre las dos fases en el lmite. Por lo tanto, la resistencia y la rigidez de la fase cementita restringe la deformacin de la fase ferrita, ms blanda, en las regiones adyacentes al lmite; es decir, la cementita refuerza a la ferrita. Este grado de reforzamiento es ms elevado en la perlita fina porque es mayor la superficie de lmites de fases por unidad de volumen del material. Adems, los lmites de fases sirven de barrera para el movimiento de dislocaciones, del mismo modo que los lmites de grano. En la perlita fina y durante la deformacin plstica las dislocaciones deben cruzar ms lmites de fases que en la perlita gruesa. De este modo el mayor reforzamiento y restriccin del movimiento de las dislocaciones en la perlita fina se traducen en mayor dureza y resistencia mecnica.

Aproximadamente a 950 grados Fahrenheit, aparece una estructura oscura. Fue descubierta por bain y la llamo bainita, entre el limite de la perlita y la bainita existe la bainita superior o bainita plumosa, a mas bajas temperaturas aparece una estructura parecida a la martensita de forma acicular conocida como bainita inferior o bainita acicular.

Para seguir con el tema es necesario establecer las diferencias entre la perlita y la bainita.

La perlita es nucleada por un cristal de carburo que es la cementita, este cristal de cementita que se esta desarrollando, empieza a ser rodeado por ferrita. Entonces existe una difusin de carbono desde la matriz ferritica hacia los planos de cementita. sea una difusin entrante.Por su parte, La bainita es nucleada por un cristal de ferrita lo cual da como resultado un modelo de crecimiento diferente, donde la ferrita esta en forma acicular. Este cristal de ferrita es rodeado por cementita, entonces habr una difusin de carbono saliente.CURVAS DE ENFRIAMIENTO EN CURVAS S

Analizando la figura 8.23 vemos que existen 7 tipos de enfriamiento.

Curva 1. Existe un enfriamiento lento tpico del recocido convencional, la transformacin empezara cuando la lnea choque la curva S en el punto x1, ahora trazamos una horizontal imaginaria y vemos que le corresponde perlita gruesa, eso quiere decir, que ha empezado una transformacin perlitica, ahora vemos que la lnea de enfriamiento choca con la curva S en el punto X1, ahora nos damos cuenta que ha habido una variacin de temperatura con el punto anterior y por lo tanto habr tambin otro tipo de perlita mas fina que la que se formo inicialmente. Entonces el producto final ser perlita gruesa con algo de perlita media.Curva 2.Es un recocido isotrmico y Se obtiene un material mas uniformeCurva 3.Enfriamiento ms rpido, dar lugar a una transformacin la perlita con tamaos mas variados

Curva 4. Temple lento en aceite. Resultado final es una mezcla entre perlita media y fina

Curva 5.Vemos que la lnea choca en el punto x5 y roza la curva interior en el punto x`5, la lnea interior es de perlita fina al 25 %, luego observamos que la lnea entra al campo austenitico, pero no hay transformacin a austenita, Cmo se va a volver de nuevo a austenita si la temperatura desciende? y finalmente vemos como la lnea choca con Ms donde comienza la transformacin de la austenita a martensita. Como resultado final tenderemos 25 % de perlita fina y 75 % de martensita.Curva 6. Tpico temple

Curva 7. La lnea es tangente a la nariz de las curvas S, la lnea 7 entonces seria la rapidez crtica de enfriamiento para este metal

Curva 8. Forma hipottica de formar 100 % de bainita, enfriamiento veloz , esquiva la nariz y luego mantener la temperatura a la escala bainitica.

POSICIN DE LAS CURVAS T I

Existen solo dos factores que cambian la posicin de las curvas S, la composicin qumica y el tamao de granoAustenitico. un incremento en el porcentaje de carbn , contenido de aleantes, o un tamao grueso de grano de austenita llevaran la nariz de la curva hacia la derecha. Esto aumentara la capacidad de endurecer del metal.A continuacin veremos el Orden de efectividad delos elementos aleantes. En primer lugar esta el Vanadio, seguido por, tungsteno, molibdeno, cromo, manganeso, silicio, y niquel. Cabe resaltar que el cobalto es el nico elemto que desplaza la curva a la izquierda, es un gran afinador de grano y favorece la formacin de estructuras blandas.

Cabe recordar que la dureza mxima de un acero depende exclusivamente del carbn.

Un grano muy fino tiene mucha rea de borde de grano que facilita la nucleacin de ferrita y perlita, disminuyendo la templabilidad del acero. Por otra parte, un grano grande de austenita no es deseable por que reduce la ductilidad final del acero y aumenta la tendencia al agrietamiento en el temple, as pues, no es buena prctica hacer crecer el grano de la austenita. Para llevar la curva hacia la derecha es mas recomendable agregar aleantes que agrandar el grano, la razn es que al hacer crecer el grano de austenita, reduciremos la tenacidad del acero.

TRANSFORMACIN A ENFRIAMIENTO CONTINO las curvas TTT o curvas S isotermas, tienen una limitacin, y es que no se asemejan mucho a la realidad.

Se sabe que industrialmente lo que ocurren son enfriamientos continuos, esta forma diferente de analizar las curvas llevaron a desarrollar unas curvas de enfriamiento continuo. A diferencias que las curvas S que son curvas isotermas, las curvas de enfriamiento continuo muestran mas cercana con la realidad.

En la figura 8.25 tenemos un acero eutectoide, la curva isoterma de la figura 8.23 esta superpuesta con las nuevas curvas de enfriamiento continuo, esto es para compararlas.

Llamaremos T I a la curva isoterma, y a la curva de enfriamiento continuo llamaremos T E.La nariz se movi hacia abajo y a la derecha con respecto a la nariz de la T I.

Vemos que la rapidez crtica de enfriamiento para la curva de T E es ms lenta que la T I.

No existe regin austenita a bainita, es que no se forma bainita de manera apreciable.

En conclusin, los estudios isotrmicos han ayudado bastante a clasificar la micro estructura del acero, el diagrama T I es til para planear los tratamientos trmicos, pero no puede utilizarse directamente para predecir con exactitud el curso de la transformacin bajo un enfriamiento continuo.ENDURECIMIENTO O TEMPERATURA DE AUSTENIZACIN

La temperatura de austenizacin recomendada para los aceros hipo eutectoides es de aproximadamente 10 grados centgrados por encima de la curva critica superior, esto porque, si tenemos la temperatura entre la critica superior y la inferior corremos el riesgo de toparnos con la ferrita proeutectoide, esto generara areas blandas.

Para los aceros hiper eutectoides, las temperaturas de austenizacin recomendadas suelen estar entre las lneas Acm y A3,1. Por lo tanto, los carburos no disueltos tendern a estar presentes aen la microestructura a la temperatura ambiente.

HOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITA

se refiere a la uniformidad que presentan los granos de austenita en cuanto al contenido de carbono. Si se calienta un acero tipo hipoeutectoide a la temperatura de temple, cuando por el calentamiento el acero atraviesa la lnea AC1, los granos de austenita formados por transformacin de la perlita, contendrn 0,8% de carbono. Al proseguir el calentamiento, la ferrita proeutectoide se disolver en austenita y los granos de austenita formados contendrn muy poco carbono por lo que, cuando se atraviesa la lnea Ac3 el contenido de carbono de los granos de austenita no ser igual en todos ellos.

En el Temple los granos de austenita ms pobres en carbono, como tienen una velocidad crtica de temple elevada, tendern a transformarse en estructuras no martensticas; mientras que los de mayor contenido de carbono, al tener una velocidad crtica de temple lenta, se transformaran en martenstica. Lo anterior da lugar a que la micro estructura formada no sea uniforme y posea una dureza variable. Este inconveniente puede evitarse calentando el material muy lentamente, con lo cual el carbono tiene suficiente tiempo para difundir, obtenindose una micro estructura uniforme. Pero debido a la excesiva duracin de este proceso, hace que no sea aplicable industrialmente. Un proceso que resulta ms adecuado, consiste en mantener el material en cierto tiempo a la temperatura de austenizacin, ya que a dicha temperatura el carbono se difunde ms rpidamente y las uniformidades logran al cabo de un breve periodo de tiempo. Sin embargo, como se estableci para el recocido, para tener la seguridad que el carbono sea difundido totalmente, es recomendable mantener el material a la temperatura de austenizacin una hora por pulgada de dimetro o espesor.

EL TEMPLE.Es un tratamiento trmico, que tiene como finalidad, aumentar la dureza de un acero. Esto se realiza llevando la pieza a templar, a una temperatura superior, a la temperatura crtica inferior, (723 grados centgrados). Porque a esa temperatura comienza la transformacin de perlita a austenita. Luego se realiza un enfriamiento rpido, En un medio que puede ser, aceite, agua, o, salmuera. Dando lugar a una formacin llamada martensita.

Mecanismos de eliminacin de calor durante el templeSi la rapidez real de enfriamiento excede a la rapidez critica de enfriamiento, se obtendr martensita. Si eso no sucede, se empezaran a obtener estructuras mas blandas, Es por eso que es necesario conocer los mecanismos de eliminacin de calor durante el temple.

Una curva de enfriamiento muestra la variacin de la temperatura con el tiempo durante el temple, sin embargo una rapidez de enfriamiento muestra la rapidez de cambio de temperatura con el tiempo.

Etapa A.Estado de enfriamiento por medio de una capa de vapor. La temperatura del metal es tan alta que el medio del temple se vaporiza en la superficie del metal formando una delgada pero estable capa de vapor, la transferencia de calor ser por conduccin y radiacin, como el vapor es mal conductor trmico, el enfriamiento ser lentoAtapa B.

Enfriamiento por transporte de vapor esta etapa empieza cuando el metal se ha enfriado a una temperatura tal que la pelcula de vapor ya no es estable. Lo mojado de la superficie del metal por el medio del temple, produce una violenta ebullicin, el calor se elimina del metal muy rpidamente como calor latente de vaporizacin. Esta etapa es la mas rpida del enfriamiento.

Etapa C.

Enfriamiento por medio del lquido. Esta etapa empieza cuando la temperatura de la superficie del metal alcanza el punto de ebullicin del liquido en temple, ya nos e forma mas vapor de modo que el enfriamiento se efecta por conduccin y por conveccin atreves del liquido. La rapidez de enfriamiento es mas lenta en esa etapaMEDIO DE TEMPLE.El medio temple ideal mostrara una alta rapidez de enfriamiento inicial para evitar la transformacin en la regin de la nariz del diagrama T I, y luego una lenta rapidez de enfriamiento para todo el intervalo inferior de temperatura a fin de disminuirla distorsin. Desafortunadamente no hay un medio e temple que muestre estas propiedades ideales.

Severidades de temple segn medios, de mayor a menor.

Salmuera, agua, sales fundidas, aceites solubles, aceite y aire

TEMPERATURA DEL MEDIO DE TEMPLE.Generalmente conforme la temperatura de medio aumenta, la rapidez de enfriamiento disminuye, lo cual se debe al aumento en persistencia de la etapa de la capa de vapor. La rapidez de enfriamiento puede mejorarse, si la temperatura del medio se mantiene constate por agitacin. La agitacin rompe la pelcula de vapor, esto resulta en un enfriamiento ms rpido. La circulacin es un factor que algunas veces no se tienen en cuenta, mediante una seleccin adecuada de circulacin del medio del temple nos dar una amplia variedades de rapideces de enfriamiento.

CONDICIN SUPERFICIAL.E4n el horno, En presencia de una capa de vapor, el acero, forma una capa de oxido en su superficie, llamado escama, si esa escama supera el espesor de 0.005pulgadas, retardara la rapidez real de enfriamiento. Al sacar la pieza del horno la escama se descascara por partes de la pieza, y cuando se lleva al temple, cubrir algunas partes de la pieza dando como resultado diferentes zonas de enfriamiento real.Para evitar las escamas, en la industria se toman las siguientes medidas.

1- cobrizado. Cubre de una capa muy delgada de cobre, esto proteger la superficie de un acero contra la formacin de las escamas2-atmosferas de proteccin, una atmosfera inerte, puede introducirse a presin en el horno, se usan hidrogeno, amoniaco disociado y gas quemado.

3-recipentes con sal liquida, se introduce en sal liquida, que es neutral respecto al acero, esto evita la formacin de escamas4-virutas de hierro fundido. La pieza se introduce al horno con virutas de hierro fundido, esto, si entra oxigeno al horno reaccionara antes con el hierro que con el acero.

TAMAO Y MASA.Como solo un a parte de la superficie esta en contacto con el medio de temple, la relacin del rea superficial con la masa es un factor importante para determinar la rapidez real de enfriamiento, esta en funcin de la forma geomtrica de la pieza. El clculo muestra que la relacin es inversamente proporcional al dimetro. Conforme el dimetro aumente, aumenta la duracin de la etapa de vapor.