TratamientosTrmicos

Integrantes:lvaro MoralesRodrigo OriasNicols PachecoAlan RiveraPatricio Vzquez

Jueves, 22-07-2010

Introduccin En el siguiente trabajo, describiremos lo que es tratamiento trmico, y describiremos cada uno de ellos. Daremos a conocer 4 tipos de tratamientos trmicos que son: recocido, temple, revenido y normalizado, conoceremos sus caractersticas, sus variantes, y su influencia en los materiales, a travs de una investigacin detallada referente a cada uno de los distintos tratamientos, donde tambin investigaremos los distintos tipos de cada uno de los tratamientos, siempre que existan mas de un tipo de ese tratamiento.

Tratamientos trmicos. Los tratamientos trmicos son el proceso al cual se somete a los metales, en especial a los aceros o fundiciones, con el objetivo de mejorar sus propiedades, como la dureza, elasticidad, o la resistencia. Los tratamientos trmicos son 4: temple, revenido, recocido y normalizado, los cuales describiremos a continuacin, pero antes presentamos un grafico temperatura V/S tiempo, que representa la relacin entre estas dos definiciones, que da origen a cada uno de los tratamientos:

Temple El temple es el tratamiento trmico que tiene como objetivo el endurecimiento de un material y modificar su resistencia mecnica. Este tratamiento se lleva a cabo elevando la T del material, por sobre su temperatura critica superior, luego enfrindolo a una temperatura ms o menos baja dependiendo del material, pero a una velocidad rpida para evitar impurezas en este material. El temple no siempre asegura un endurecimiento ideal ya que esto tambin depende del porcentaje de carbono con el que cuenta el material.

La temperatura con la cual el temple se debe efectuar es por lo general cercanas a los 1250C, y el enfriamiento se debe efectuar en un medio adecuado, en este caso puede ser: agua, aire, aceite, bao de plomo, bao de mercurio, o bao de sales fundidas. El temple depende de algunos factores en los materiales o en el ambiente, a continuacin, veremos estos factores que influyen en la efectividad de este tratamiento: El tamao de la pieza: Cuando la pieza es mas ancha, el tiempo en el cual se efecta el alza de la T y el enfriamiento de esta misma, debe ser mas prolongado. Composicin qumica del acero: Cuando los materiales son aleaciones, facilitan el temple. El tamao de grano: Segn este factor, varia la velocidad critica del temple, siendo el grano mas grueso el que da una mayor templabilidad. El medio de enfriamiento: El medio que es mas adecuado es el que tenga una velocidad de temple ligeramente superior a la velocidad critica de material.

Hay distintos tipos de temple, estos son: Temple total o normal. Temple escalonado martenstico o martempering. Temple escalonado baintico o austempering. Temple interrumpido. Tratamiento subcero.

Temple de precipitacin:Este temple se utiliza en aleaciones de aluminio, manganeso, y cobre. Obtiene su dureza por un qumico que pone en tensin los cristales y a la vez los endurece. El material va endurecindose, mientras que se enfra producto de la precipitacin qumica. Temple martenstico:Este temple se utiliza en el acero, y su nombre hace referencia a que en este temple aparece la martensita que consta de una saturacin de carbono con respecto al hierro del acero, debido a esta saturacin los cristales del hierro alfa se distorsionan y por esto se endurecen.

RevenidoEl tratamiento de revenido generalmente acompaa al del temple para mejorar las caractersticas del material. Al finalizar el tratamiento de temple el material queda muy duro, pero a la vez demasiado frgil, con el revenido se liberaran las tenciones del material.Es un tratamiento que consiste en calentar el acero, a una temperatura inferior al punto crtico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rpido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al mximo las tensiones trmicas que pueden generar deformaciones.

1.-Fases del revenido:El revenido se hace en tres fases:1.1.-Calentamiento a una temperatura inferior a la crtica. 1.2.-Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza. 1.3.-Enfriamiento, a velocidad variable, no es relevante pero tampoco debe de ser excesivamente rpido. 1.1.-Calentamiento: El calentamiento se suele hacer en hornos de sales. Para los aceros al carbono de construccin, la temperatura de revenido est comprendida entre 450 a 600C, mientras que para los aceros de herramientas la temperatura de revenido es de 200 a 350C1.2.-Mantenimiento de la temperatura: La duracin del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas ms elevadas, para dar tiempo a que sea homognea la temperatura en toda la pieza.1.3.-Enfriamiento:La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona de fragilidad del material; en este caso se enfran las piezas directamente en agua. Si el revenido se efecta a temperaturas superiores a las de fragilidad, es conveniente enfriarlas en bao de aceite caliente a unos 150C y despus al agua, o simplemente al aire libre.2.-El objetivo:El objetivo del revenido es mejorar la tenacidad de los aceros templados, a costa de disminuir la dureza, la resistencia mecnica y su lmite elstico. En el revenido se consigue tambin eliminar, o por lo menos disminuir, las tensiones internas del material producidas a consecuencia del temple.El proceso completo de temple ms revenido se conoce como bonificado, que como su nombre lo indica, mejora o beneficia el acero, aumentando su vida.

3.-Temperatura de revenido:Calentando por encima de 650C, se obtiene estructura de grano grueso, al bajar la temperatura de revenido, se van obteniendo estructuras cada vez ms finas y ms duras, en trminos generales la temperatura de revenido vara entre 200 y 650C.4.-Duracin del revenido:Para un acero dado, la permanencia a la temperatura del revenido depende de la forma y dimensiones de la pieza, en general, para los aceros con contenido medio de carbono se recomienda una hora, ms una hora por pulgada de espesor.5.-Caractersticas generales del revenido: - Es un tratamiento que se da despus del temple - Se da este tratamiento para ablandar el acero - Elimina las tensiones internas - La temperatura de calentamiento est entre 150 y 500 C - El enfriamiento puede ser al aire o en aceite

Dos revenidos sucesivos mejoran las caractersticas mecnicas y las de corte de los aceros rpidos.

RecocidoRecocido del acero:Todo metal que haya sido previamente trabajado en fro, logra alterar las propiedades mecnicas de este metal. El resultado del trabajo en fro es deformar los granos dentro del metal adicionando imperfecciones a los cristales que servirn de anclaje evitando el movimiento interplanar con el consiguiente aumento de las propiedades de Dureza, la resistencia a la Tensin y la resistencia elctrica; y, por el contrario, disminuyo la ductilidad. Se puede entender el recocido como el calentamiento del acero por encima de las temperaturas de transformacin a la fase austentica seguida de un enfriamiento lento. El resultado de este lento enfriamiento es el de obtener un equilibrio estructural y de fase en los granos del metal. Dependiendo del porcentaje de carbono; luego del recocido se pueden obtener diversas estructuras tales como Ferrita+Cementita en los aceros Hipoeutectoides; Perlita en los aceros Eutectoide; y Perlita+Cementita en los aceros Hipereutectoides.El fin ltimo del recocido del acero tiene baja dureza y resistencia. El recocido total es el proceso mediante el cual la estructura distorsionada en fro retorna a una red cuyo estado se halla libre de tensiones por medio de la aplicacin de calor. Este proceso se efecta totalmente en estado slido y puede dividirse en las tres etapas siguientes: Recuperacin, Recristalizacin y Crecimiento del Grano.Recocido de proceso:El Recocido de Proceso es aquel utilizado en la produccin de alambres y laminas de acero. En este proceso, el acero aleado es calentado igual que en el Recocido Total pero su enfriamiento es relativamente ms rpido que en el Recocido Total. La temperatura de Recocido est entre 1000 a 1250 F. Este proceso se aplica despus del trabajado en fro y suaviza el acero, mediante la recristalizacin, acelerando el proceso. A esta temperatura se realiza la descomposicin Austentica, despus de lo cual se realiza el enfriamiento. La ventaja de este Recocido consiste en la disminucin de la duracin del tiempo del proceso, sobre todo para los aceros aleados, que son enfriados lentamente con el objeto de disminuir la dureza a los valores requeridos. Otra ventaja obtenida es una estructura ms homognea, puesto que con la exposicin al calor, se equilibra toda la seccin y la transformacin en todo el volumen del acero transcurrir con igual grado de sobreenfriamiento.

Recocido total:El recocido Total es el proceso consistente en calentar el acero a cierta temperatura y luego enfriar lentamente a lo largo del intervalo de transformacin, preferentemente en el horno o en cualquier material que sea buen aislante al calor. El propsito del recocido es el de refinar el tamao del grano, proporcionar suavidad, mejorar las propiedades elctricas y magnticas y mejorar el maquinado.Dentro del Recocido Total, el acero es calentado aproximadamente a 100 F por encima de la temperatura crtica manteniendo el metal por un prolongado perodo de tiempo. Luego, la muestra es enfriada a temperatura ambiente en un enfriamiento muy lento.El calentamiento desde la temperatura ambiente hasta antes de llegar a la temperatura critica no ocurrir cambios en el tamao de los granos; pero al cruzarse la lnea crtica hasta por encima de 50 F provocara que las reas de perlita se transformen en pequeos granos de austenita por medio de la reaccin eutectoide, mas los granos de ferrita iniciales permanecern invariables.Si el acero es hipoeutectoide o hipoeutectoide la temperatura recomendada para el Recocido Total ser de 50F por encima de la temperatura critica de la aleacin. Si se realiza el enfriamiento desde este punto, no se lograra refinar el tamao del grano. Si se contina el calentamiento hasta llegar a la regia Austenstica se lograra que los granos de Ferrita se transformen en pequeos granos de Austenita de forma tal que toda la estructura presentada ser de pequeos granos austensticos.Llevando luego este metal por medio de un enfriamiento apropiado se observara que la microestructura se encuentra presente pequeos granos de Ferrita Proeutectoide y pequeas reas de Perlita Laminar Gruesa; hablando siempre de los aceros hipoeutectoides.Para los aceros hipereutectoides la microestructura durante el proceso se describe como gruesos granos austenisticos durante el calentamiento que dar lugar a la formacin final de grandes reas de formacin Perltica gruesas de tipo Laminar. Pero los espacios entre los lmites de granos estarn ocupados por una red de Cementita Proeutectoide.La presencia de esta red de Cementita debilita al acero ya que esta red es un plano de fragilidad por tanto el Recocido Total en los aceros hipereutectoide no puede tomarse como el tratamiento final para este tipo de acero; para mejorar la maquinabilidad de este tipo de acero se debe realizar el siguiente Tratamiento Trmico: La Esferoidizacin.

Recocido para la eliminacin de los esfuerzos:Este Recocido se diferencia del Recocido Total ya que el acero es calentado hasta una temperatura ms baja (un poco ms alta que la lnea de temperatura eutectoide). Para los aceros hipoeutectoides el recocido incompleto, como tambin se llama este proceso, se utiliza para la eliminacin de los esfuerzos internos y mejorar la facilidad de elaboracin por corte. Este proceso solo produce la recristalizacin parcial del acero a cuenta de la transformacin Perlita _ Austenita. La Ferrita en exceso solo parcialmente pasa a la solucin solida y no se somete totalmente a la recristalizacin. Este proceso facilita el tratamiento mecnico en caliente de aquellos acero hipoeutectoides que no formaron un grano basto dentro de la estructuraRecocido de homogenizacin:Para que una pieza bruta de colada tenga una homogeneidad qumica, bien sea una pieza moldeada o bien sea un lingote se debe realizar una difusin, que requiere un mantenimiento a una temperatura tan alta como sea posible durante un tiempo determinado. Este calentamiento provoca en el acero una estructura no apropiada, que posteriormente debe ser destruida por un tratamiento apropiado. Para los aceros al carbono o de baja aleacin, el recocido de homogeneizacin no es eficaz a no ser que se alcancen los 1000C por lo menos y el tiempo de mantenimiento puede variar de 2 a 50 horas.Recocido globular:Las mejores propiedades de maquinabilidad y la menor dureza de los aceros de alto contenido en carbono, tanto sin alear como aleados, se consiguen cuando la estructura de los aceros son globulares, es decir, estn constituidas por pequeas partculas esferoidales de Cementita y de carburos aleados embebidas en una masa o matriz de ferrita. Cuando los aceros poseen un bajo contenido en carbono, la maquinabilidad no es aceptable con esta estructura globular, por ser demasiado blanda y generar un embotamiento de la herramienta. El tratamiento trmico para conseguir esta estructura globular consiste en calentar la aleacin justamente por debajo de lnea A1 a unos 700C. el tiempo de globulizacin suele durar de 15 a 25 horas.

NormalizadoEs un tratamiento trmico que se emplea para dar al acero una estructura y unas caractersticas tecnolgicas que se consideran el estado natural o inicial del material que fue sometido a trabajos de forja, laminacin o tratamientos defectuosos. Se hace como preparacin de la pieza para el temple.Consiste en calentar las fundiciones a alta temperatura con lo cual stas quedan completamente austenizadas, y cualquier carburo descompuesto, seguido por un enfriamiento al aire en una tasa que produce una matriz de fino grano perltico con partculas de ferrita y libre de otros productos de la transformacin. El normalizado puede aplicarse para conseguir resistencias de 700-900 Mpa, y para mejorar la relacin entre el sigma 0.2 y la resistencia a la traccin. Un ciclo tpico es como el siguiente: El primer paso del tratamiento es la homogenizacin. Las fundiciones son luego removidas del horno y enfriadas al aire a temperatura ambiente. La tasa de enfriamiento al aire a travs de un rango de 780-650 `C debe ser lo suficientemente rpido para obtener una matriz completamente perltica en la seccin de la fundicin que es tratada. Esto puede requerir el uso de un soplador de aire especialmente para secciones de mayor espesor. En algunos casos las fundiciones son suspendidas individualmente, agitadas o sacudidas sobre una criba, pero no solo depositadas sobre el piso ni en cestos u otros contenedores. Esto completa el ciclo. Para lograr una estructura sustancialmente perltica, la matriz de hierro debe ser saturada en carbono a la temperatura de austenizacion antes del enfriamiento al aire: esto se logra instantneamente si el hierro es sustancialmente perltico. Si el hierro contiene una matriz de ferrita as-cast, se requiere un tiempo ms largo a la misma temperatura o el mismo tiempo a una temperatura ms alta para lograr la adecuada solucin de carbono de los ndulos de grafito. Como mayor sea la tasa de enfriamiento, ms fina ser la perlita, la resistencia y la dureza aumentarn, y la ductilidad puede disminuir. Al aumentar la temperatura de austenizacin, la resistencia aumenta y disminuye la ductilidad, debido al alto contenido de carbono de la matriz. Los elementos que promueven la formacin de perlita en la condiciones: Mn, Cu, Ni y Sn, que acortan el tiempo requerido en el tratamiento y permiten obtener estructuras completamente perlticas en secciones de grandes espesores. En la figura siguiente se muestra una tpica estructura normalizada.