TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Ciclo térmico aplicado a un metal con el objeto de obtener una cierta combinación de propiedades. La modificación de las propiedades tiene una profunda relación con las transformaciones de fase que ocurren en el metal a causa del ciclo térmico.

Ciclo térmico genérico

Definición general

Alcance:

Se verán sólo los aspectos metalúrgicos de los tratamientos térmicos, especialmente la relación:

No serán tratados otros aspectos de los tratamientos térmicos como:• Equipamientos (hornos, generadores de atmósferas, accesorios)• Atmósferas protectoras• Sistemas de medición y control• Control de calidad

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

AUSTENIZACIÓNSe trata de una etapa y no de un tratamiento térmico. Es el primer paso en cualquier tratamiento hipercrítico y de ella depende el resultado del mismo.

Objetivo :• Obtener austenita químicamente homogénea, de tamaño de grano fino y homogéneo, • Minimizar cambios en la composición química de la superficie• Reducir la distorsión • Reducir el riesgo de fisuración

La T y el t son cruciales para la disolución de los carburos y la homogeneización de la austenita. Cuanto más gruesa es la distribución y los carburos de la estructura inicial, mayor es el tiempo necesario para lograr disolverlos y obtener austenita homogénea.

TRATAMIENTOS TERMICOS

1. Calentamiento hasta una T de austenización.2. Mantenimiento de la T un tiempo adecuado para asegurar la homogeneidad de la austenita.3. Enfriamiento lento (en horno).

Debido a la baja velocidad de enfriamiento y los largos tiempos necesarios, es untratamiento caro.

OBJETIVOS• Reblandecer el acero Producir una estructura favorable para el mecanizado y la deformación en frío (elevada ductilidad y tenacidad, baja tensión de fluencia).• Obtener propiedades finales específicas.• Eliminar tensiones

TEMPERATURASUsualmente unos 20 a 40°C por encima de Ac3 para aceros hipoeutectoides.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTOEs variable. Menor a 50°C/h. Puede ser tan baja como 5°C/h.

ACEROS HIPEREUTECTOIDESEl tratamiento es intercrítico para evitar la precipitación de láminas de Fe3C en bordes de grano de la austenita.

RECOCIDO DE REGENERACIÓN

NORMALIZADO

1. Calentamiento hasta la T de austenización (no menos de 50°C arriba de Ac3).2. Mantenimiento para asegurar austenita homogénea.3. Enfriamiento en aire calmo.

La estructura resultante depende del tipo de acero y del tamaño de la pieza. En los casos donde la finalidad sea la de obtener martensita, el mismo ciclo térmico de denomina temple al aire

OBJETIVOS• Homogeneización química y estructural (piezas coladas, piezas trabajadas en caliente).• Refinamiento de la estructura.• Preparar mejor al acero para un tratamiento posterior (por ejemplo el temple).• Mejorar la maquinabilidad en aceros de bajo C.• Lograr propiedades mecánicas específicas para el servicio.

TEMPERATURAS: 50°C a 70°C arriba de Ac3 para aceros hipoeutectoides.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO: la que resulte del enfriamiento en aire.Dependiendo del tamaño de la pieza está entre 10 y 100°C/min.

ACEROS HIPEREUTECTOIDES: el normalizado puede ser intercrítico o hipercrítico.

1. Calentamiento hasta una T<Ac1.2. Mantenimiento por un tiempo adecuado3. Enfriamiento lento.

OBJETIVO: Disminuir las tensiones residuales previamente producidas por procesos de conformado en frío, mecanizado, soldadura, colado, o algún tratamiento térmico previo.

El propósito final puede incluir:• Disminuir las tensiones en servicio.• Evitar fenómenos de rotura diferida por H o corrosión bajo tensión ya sea en servicio o durante el posterior procesamiento del metal.• Lograr mayor estabilidad dimensional.• Este tratamiento puede generar la recristalización del acero.

RANGO DE T: para aceros al C y de baja aleación es de 550 a 680°C, para algunosaceros de alta aleación puede ser mayor.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO: dependiendo del tipo de acero y de la complejidad geométrica de la pieza pueden ser tan bajas como 5 ó 10°C/h.

RECOCIDO DE RELEVAMIENTO DE TENSIONES

1. Calentar hasta una T cercana a Ac1 (mayor o menor),2. Mantener por un tiempo adecuado o bien oscilar por encima y por debajo de Ac13. Enfrieamiento muy lento.

OBJETIVO• Microestructuralmente el objeto es globulizar los carburos laminares de la perlita.• Reblandecer el acero y aumentar su plasticidad de modo que sea apto para el mecanizado y conformado en frío.

La dureza que se obtiene es aún menor que la del recocido de regeneración.

CLASIFICACIÓNSubcrítico: T» Ac1-50°C, se requiere mucho tiempo.Intercrítico: T» Ac1+50°C, es más corto pero requiere control de la T y la vel. de enf.Oscilante: T oscila varias veces entre Ac1- 50°C y Ac1+ 40°C. Posee las mismasventajas e inconvenientes que el tratamiento intercrítico.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO: en general no supera 10°C/h.

APLICACIONES: Se usa solo en aceros de más de 0,4%C. La aplicación principal se da en aceros de medio y alto C que deban ser sometidos a operaciones de conformado muy severas como recalcado, extrusión en frío, laminado de roscas, o bien a operaciones de mecanizado intensivo.

RECOCIDO DE GLOBULIZACIÓN

TEMPLE

1. Austenizar al acero total o parcialmente 2. Enfriamiento a una velocidad suficientemente alta como para obtener una fracción

significativa de martensita (en general no menos del 50%).

TEMPERATURAS DE AUSTENIZACIÓNEn el caso de los aceros hipoeutectoides varía entre 40 y 60°C por sobre Ac3.

MEDIOS DE TEMPLE• Agua (usado en inmersión, aspersión o neblina)• Aceites (usado en inmersión, aspersión o neblina)• Gases (aire y otros)• Soluciones acuosas de sales o de hidróxidos• Sales fundidas (nitritos o nitratos de Na y K)• Metales fundidos (plomo)• Solución de polímeros (alcohol polivinílico, glicol polialkileno)

TEMPLE

Perlita gruesa : Velocidad de enfriamiento lenta

Perlita laminar fina: algo mas rápida

Sorbita: Constituyente oscuro y difuso , algo duro

Troostita: Rosetas nodulares mas duro

Bainita: Complicada estructura

Martensitita: Estructura acicular muy dura y frágil

Mínima velocidad de enfriamiento que asegure obtener de 100% de martensita. Es una propiedad característica del acero que depende fuertemente de la composición química y del tamaño del grano austenítico.

Variación de la velocidad de enfriamiento entre distintos puntos de una pieza acausa de su inercia térmica. A igualdad de propiedades térmicas (difusividadtérmica), el efecto es mayor a medida que aumenta el tamaño de la pieza.

Propiedad del medio de temple que indica su capacidad para extraer el calor desdela superficie de la pieza. Una severidad infinita baja instantáneamente la T de lapieza hasta la del baño de temple. Se mide experimentalmente y dependefuertemente de la composición (que determina sus propiedades térmicas),temperatura y grado de agitación del medio de temple.

TEMPLE

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TEMPLE• COMPOSICION QUIMICA.• TAMAÑO DE GRANO• TAMANO DE LA PIEZA• MEDIO DE ENFRIAMIENTO

TRATAMIENTOS TERMICOS

TEMPLE SUPERFICIAL

OCURRE CUANDO LO QUE QUEREMOS OBTENER ES DUREZA EN LA PERIFERIA.

Se trata entonces de calentar la superficie y luego enfriarla rápidamente, de esa manera se obtiene una importante dureza superficial, conservando un núcleo tenaz.

Temple a la llama: se trata de calentar una pieza mediante uno o varios sopletes, hasta que se alcance la temperatura prevista, luego se enfria en agua o cualquier otro medio adecuado.

Se utiliza para aceros con C = 0,30 % a 0,60 %

TEMPLE A LA LLAMA

•La pieza permanece quieta y gira la llama

•La llama permanece quieta y gira la pieza

•Dispositivos en los que la llama y el enfriamiento se mueven

hacia un lado y la pieza hacia el otro.

•Dispositivo semiautomático: calienta la pieza, se desplaza

y el enfriador enfría la pieza, luego la sumerge.

TRATAMIENTOS TERMICOS

TRATAMIENTOS TERMICOS

TEMPLE POR INDUCCION

Se hace pasar una corriente eléctrica de alta frecuencia que calienta las piezas a elevadas temperatura. Luego se enfrían rápidamente con una ducha de agua fría.

TEMPLABILIDAD

Es la capacidad de una aleación ferrosa de obtener martensita a partir de laaustenita cuando esta se enfría en condiciones definidas.

Determina el perfil o gradiente de durezas que se obtiene en una pieza templada pero no la dureza máxima.

Se define como una propiedad intrínseca de la aleación y por lo tanto no depende de variables externas.