tratamientos térmicos
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Tratamientos térmicosINDUSTRIA Y PROCESOS DE MANUFACTURAKARLA CARBALLO VALDERRÁBANO
Endurecimiento de metales Disminuir tamaño del grano (controlar velocidad de enfriamiento en un temple)
Aleaciones con pequeñas cantidades de otros metales.◦ Mejores características que aceros simples al carbón◦ Facilitan temple y maquinados
Aumento del tamaño de las fibras metálicas (en laboratorio)
Por deformación (rolado en frío)
Resistencia y dureza de aceros Dependiente de cantidades de:
◦ Ferrita (Hierro
α):
•Hierro puro.•Fase más blanda y dúctil.•Cristaliza en red cúbica centrada en el cuerpo.•Granos poligonales claro•90 HB
Ce
mentita
•Carburo de Hierro Fe3C•Más duro y frágil•700 HB•Quebradiza•Red ortorrómbica•Granos dispersos en ferrita, envolviendo perlita, en láminas entre ambos
Perlita
•88% ferrita 12% cementita•Propiedades intermedias•Eutectoide•250 HB•Irisaciones al iluminarla•Enfriamiento lento de austenita•Transformación isotérmica de austenita de 650 a 723°C
Austenita (hierro γ)
•Inestable a temperatura ambiente•0.8-2% C•Cristales fcc•300 HB•No magnética•Junto a martensita en aceros templados
Martensita
•Aceros templados•Tetragonal de cuerpo centrado•Hasta 1% de C•Solución sobresaturado de carbono o carburo de hierro en ferrita•Alargada, inestable y muy fatigada•50-68 HB•Aspecto circular•Grupos en zigzag
Elementos de Aleación en Aceros
Aumenta C- Mn Si Cr Ni Mo V Cu P- S- B Nb Ti- W Co- Pb Al
Dureza X
Resistencia X
Desoxidación X X X X
Capacidad de endurecimiento X X X X
.. Es Perjudicial X X X X X
Profundidad de endurecimiento X X
Resistencia a altas temperaturas X X X
Resistencia a corrosión X X X X X
Resistencia a desgaste X X X
Tenacidad X
Resistencia al impacto X X
Estabilidad de resistencia por templado X X
Maquinabilidad X X X
Resistencia a tensión X
Elementos de Aleación en acerosC ◦ Elemento más efectivo, eficiente y de bajo
costo.
Mn◦ Perjudicial durante el proceso de
laminación.
Cr◦ En aceros inoxidables P◦ Reduce ductilidad y la resistencia al
impacto.
S: ◦ Difíciles de soldar y la soldadura genera
porosidad. Ti:◦ no en soldaduraCo ◦ Disminuye la capacidad de
endurecimiento.Pb◦ Casi insoluble en Hierro
Templado Templado
◦ Calentar el metal hasta que se forme austenita, entre 750-900°C según el porcentaje de carbono, para después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua, aceite o sales.
◦ Temperatura de austenización◦ Velocidad de calentamiento es más lenta por cantidad de carbono◦ Velocidad de enfriamiento es más lenta para aceros aleados◦ El acero es quebradizo o frágil al final
Revenido◦ Elimina tensiones internas en el metal del templado◦ Limpiar la pieza con un abrasivo◦ Calentar el acero a una temperatura inferior a la crítica inferior (723°C),dependiendo de la dureza que se desee
obtener, enfriándolo luego al aire o en cualquier medio.◦ Reduce la dureza y resistencia pero aumenta ductilidad y tenacidad◦ Transforma martensita en vainita (más fina que la perlita, 40-45HRc)
Velocidad crítica de temple Velocidad crítica de temple: mínima velocidad de enfriamiento para que se transforme la Austenita en Martensita.
Mayor tiempo = mayor penetración
Menor velocidad = menos tensiones, más dureza, mejores características mecánicas
Elementos de aleación= disminuye velocidad crítica de temple
Tipos de templado Templado prolongado
◦ Retirar del baño de enfriamiento cuando se empieza a formar la martensita y enfriar despacio en el aire
Martemplado◦ Retirar del baño de enfriamiento cuando se empieza a formar la martensita y colocar en baño de
temperatura constante hasta que su sección transversal tenga temperatura uniforme◦ Enfriar en aire hasta la temperatura ambiente◦ Minimiza distorsión y agrietamiento
Austemplado◦ Baño de metal o de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado
(más alta que el martemplado), y se conserva en ese baño durante un período largo hasta la formación de bainita, antes de pasar al enfriado final.
◦ No se le da revenido
Tratamientos térmicos Recocido integral
◦ Reduce esfuerzos internos y ablanda el acero◦ Calentar a 30°C arriba de la temperatura crítica superior (hipoeutectoides) y por arriba de la
temperatura crítica inferior (hipereutectoides)◦ Dejarlo enfriar con lentitud en el horno cerrado o envuelto en ceniza, cal o asbesto
Recocido de proceso◦ Restaurar condiciones de un material trabajado en frío o por soldadura.◦ Aceros con menos de 0.3% C◦ Calentar a 500 o 600°C◦ Recocido brillante: recipiente con gas inerte
Tratamientos térmicos Recocido de esferoidización
◦ Mejora maquinabilidad de aceros alto C.◦ Calentar acero cerca de 704°C por 4 hrs para que el C se globulice◦ Poco usado por costo
Normalizado◦ Parecido a Recocido Integral sin rebasar la temperatura crítica superior◦ Enfriado con el horno apagado o al medio ambiente◦ Mejores acabados◦ Previo a temple
Endurecimientos superficiales Cementación
◦ Calentar por inducción o con soplete con compuestos de C o N a aproximadamente 950°C.◦ Aumenta contenido de C o forma nitruros◦ Posterior templado
Carburización◦ Calentar a 900° empacada con carbón vegetal, animal, coque o gases de carbono (metano, propano, CO)◦ Templado en agua sin revenir
Endurecimientos superficiales Cianurado
◦ Baño de sales de cianuro sódico.◦ Capa más profunda, rica en C y menos N.◦ Desoxidante, rápida penetración, contenido de C uniforme◦ Lavado posterior, sales son venenosas
Nitrurado◦ Aceros con Al, Cr, Mo◦ Calentamiento en recipiente hermético con amoniaco entre 500 y 550°C para formar nitruros◦ Posterior rectificado