tratamientos térmicos de los aceros 2014

8/11/2019 Tratamientos Trmicos de Los Aceros 2014

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Intensivo 2014-I


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Te recomiendo que Pienses!!!! No adivines


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Qu es esto?


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Buscan adaptar la propiedades mecnicas del acero deacuerdo a las exigencias a las que estar sometido

Modifican la estructura del metal, ya sea para darle mayordureza, resistencia, tenacidad, ductilidad, maquinabilidad,etc.

Los tratamientos pueden ser:

oMecnicosoTrmicosoSuperficiales


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Se somete al metal a operaciones de deformacin fro ocaliente para mejorar sus propiedades mecnicas y ademsdarle formas determinadas. Al deformar mecnicamente un

metal sus granos son deformados alargndose en el sentidode la deformacin. Lo mismo pasa con las impurezas ydefectos, se modifican las estructuras y las propiedades delmetal.

La deformacin en frio, deforma los granos del acero,dndole mayor dureza, producto de la deformacin induciday las tensiones residuales (acritud). El material se comportade manera frgil en el sentido transversal a la deformacin


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Se realiza en la regin ferrtica del diagrama Fe Fe3C, por debajo de la

temperatura de recristalizacin. Esto significa que existe una acumulacin de

deformacin en la chapa.

El porcentaje de reduccin viene dado por:

%Reduc = he hs x 100

he

Orientacin de los granos: aumento de la densidad de dislocaciones y

granos orientados en sentido de la laminacin.


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ForjadoLaminado

Trefilado

Extrusin


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Tambin llamados tratamientos termoqumicos, consisten en el aportede algn elemento a la superficie de la pieza, para formar compuestos dealta dureza. De acuerdo al elemento que se aporta pueden ser:

Cementacin: Las superficies de las piezas de acero terminadas seendurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno.

Carburacin: La pieza se calienta mantenindola rodeada de carbnvegetal, coque o gases de carbono.

Cianuracin: Se introduce el metal en un bao de sales de cianuro,logrando as que endurezca.

Nitruracin: Se emplea para endurecer aceros de composicin especialmediante su calentamiento en amoniaco gaseoso.


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Los tratamientos trmicos son ciclos decalentamiento y enfriamiento a los cuales sesomete un material con el fin de variar sudureza y cambiar su resistencia mecnica.

La reaccin de descomposicin de la

austenita requiere de difusin y otrosprocesos que dependen del tiempo y latemperatura para transformar el metal en suforma final establecida.


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Se diferencian principalmente 4 tipos:

oRecocidooNormalizadooTempleoRevenido


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Casi todos los tratamientos trmicos de aceros

comienzan con una austenizacin, es decir, se calientan

hasta una temperatura superior a la crtica para que su

estructura sea completamente austentica.

La temperatura de austenizacin vara con la

concentracin de carbono del acero pero, como regla

general, se elige la temperatura a 50 C por encima de latemperatura crtica correspondiente a la composicin

de la aleacin.


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El tiempo de duracin

de la austenizacin

varia con la

temperatura elegida y

con la concentracin

de carbono, ya que la

austenita resultantedeber ser homognea

en concentracin.


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Tratamiento trmico que consiste en uncalentamiento del acero hasta la temperatura deaustenizacin para luego enfriarlo a velocidades

lentas que permitan la obtencin de una fasessimilares a las del diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.

Los aceros son recocidos para reducir la dureza,mejorar la maquinabilidad, facilitar el trabajo enfro, producir una microestructura particular o paraobtener propiedades mecnicas, fsicas o

superficiales determinadas.


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Recocido de austenizacin completa o de

regeneracin Recocido para eliminacin de esfuerzos

Recocido de autenizacin incompleta

(globulares)


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Este proceso consiste en elcalentamiento del acero a latemperatura adecuada durante untiempo y luego enfriar muylentamente en el interior del horno

o en algn material aislaste delcalor. Debido al enfriamiento lentoel proceso puede ser asociado aldiagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro.

El propsito general del recocido

es refinar el grano, proporcionarsuavidad, mejorar las propiedadeselctricas y magnticas y, enalgunos casos, mejorar elmaquinado.


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Este proceso se utilizapara eliminaresfuerzos residuales

debidos a un fuertemaquinado u otrosprocesos de trabajo enfro. Este recocido,tambin denominadosubcrtico, se lleva acabo a temperaturaspor debajo de la lneacrtica inferior A3.


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Se aplican en aceros demas de 0.5 % de C, paraablandarlos y mejorar su

maquinabilidad.El calentamiento delacero se realiza entre lastemperaturas criticasinferior y superior demanera alternada o pordebajo de la temperatura

critica inferior


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Recuperacin Recristalizacin Crecimiento


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Es la etapa donde ocurren todos los fenmenos precedentes

a la aparicin de nuevos granos

En la deformacin en frio se elevan la cantidad dedislocaciones en el material, como la tempertatura es

insuficiente para su movilidad su distribucin es aleatoria, sin

embargo si estas tienen deslizamiento transversal se

condensan en grupos quedando en el acero zonas de alta y

baja densidad de dislocaciones. Las zonas de baja densidad

de dislocaciones se denominan sub-granos


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Crecimiento de Sub-Granos

Las celdas levemente desalineadas entre si (a) conel recocido se condensan en limites bidimensionales

agudos y disminuye la densidad de dislocaciones (b)


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Aglutinacin de Sub-

Granos

Los limites de los sub-

granos desaparecen enesta etapa, ya quedesaparece el desajusteentre granos vecinos,probablemente porefecto de trepado dedislocaciones (difusin).


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PoligonizacinLas dislocaciones de borde sealinean con otras en limitesde Angulo pequeo

De estas se puede decir engeneral que:o Requiere un exceso de

dislocaciones de Bordeo Implica trepado de

dislocaciones(Temperaturas altas)

o Produce sub-granos 10veces mas grandes quelos mecanismosanteriores


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Poligonizacin de unmonocristal de Fe-Si:(a) Despus de flexin(b) 1 h a 850 C(c) 1 h a 1060C

(a) (b)

(c)


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Temperatura Mecanismo

Baja

-Migracin de defectos puntuales hacia sumideros

(lmites de grano, dislocaciones, etc.)

-Combinacin de defectos puntuales

Media

-Nuevo arreglo de dislocaciones

-Aniquilacin de dislocaciones

-crecimiento de subgranos

Alta

-Trepado de dislocaciones

-Aglutinacin de dislocaciones

-Poligonizacin


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Es la nucleacin de losgranos nuevos sindeformacin, que seefecta al sobrepasar la

temperatura derecuperacin La fuerza que

promueve elcrecimiento de nuevos

cristales en esta etapaes la energaalmacenada de lamatriz en frio


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La recristalizacin ocurre debido a la nucleacin y crecimiento de nuevos granos

que contienen pocas dislocaciones.

El crecimiento de estos nuevos granos ocurre en los bordes de celda de la

estructura poligonizada, eliminando la mayora de las dislocaciones.

Los nuevos granos recristalizados adoptan formas ms o menos regulares,

debido a las anisotropas de su velocidad de crecimiento.

Cuando los granos entran en contacto unos con otros, se acaba la fase llamadrecristalizacin y se entra en la fase llamada crecimiento de grano

Como se ha reducido de manera importante el nmero de dislocaciones, el metal

recristalizado tiene baja resistencia, pero una elevada ductilidad.


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Deformacin elstica (5-10 %)

Defectos reticulareso Vacancias, dislocaciones, etco La energa depender de:

La energa asociada al defecto La densidad del defecto


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Pureza: la adicin de impurezas aumentan laenerga almacenada para una deformacin

determinada, aparentemente porqueproduce una multiplicacin de dislocaciones.

Deformacin mayores deformaciones

generan mayor densidad de dislocaciones enel material


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Temperatura: la deformacin a temperaturasmas bajas incrementa la energa almacenada,ya que hay, menos energa trmica que

promueva liberacin de energa y reduzca lainteraccin entre los defectos durante ladeformacin

Tamao de grano: la cantidad de energaalmacenada incrementa al disminuir eltamao de grano


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La temperatura derecristalizacin es lanecesaria para que larecristalizacin seacompletada en 1 hora.

La deformacin necesaria

en el material para que estase de esta entre 2 y 8 %


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Periodo de Incubacin Recristalizacin


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Velocidad de Nucleacin y Crecimiento

G: Velocidad de CrecimientoT: Tiempo


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Crecimiento de grano. La microestructura que se obtiene durante

la recristalizacin aparece de forma espontnea. Dicha

microestructura es estable en comparacin con la estructura

correspondiente al estado original con acritud. Sin embargo, la

microestructura de recristalizacin contiene una elevada

concentracin de bordes de grano. La reduccin de esas

entrecaras de alta energa constituye un mtodo para lograr una

mayor estabilizacin de un sistema


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Calentamiento hasta

una temperatura

superior a la Critica

Sostenimiento para

conseguir la

austenizacin

Enfriamiento


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Las piezas de poco espesor yde forma sencillas puedenintroducirse en los hornoscalientes (750C-850C)

Piezas con mas de 200 mm dediametro no se puedenintroducir en hornos con masde 350C

Para piezas el calentamientodebe hacerse lentamente paraque haya una menor diferenciade temperaturas entre elinterior y la periferia


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Para evitar las tensionesque generan grietas, ladiferencia de temperaturaen la seccin transversal

entre dos puntosequidistantes (25mm) nodebe ser superior a 20C

Para esto la duracion delcalentamiento (desde

temp ambiente a 850C)debe ser de superior amedia hora por pulgadasde diametro


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Crecimiento de los granos deaustenita durante el calentamiento

Una vez formada la austenita en todala masa, los cristales de esta tiende a

crecer para disminuirse energa. El excesivo crecimiento de los

cristales de austenita escontraproducente para laspropiedades finales deseadas

ESTA CONDICION SE PUEDEREVERTIR REALIZANDO VARIOSRECOCIDOS VARIANDO LASTEMPERATURAS DECALENTAMIENTO DESDE MUYALTAS CON RESPECTO A A3 U ACM


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Para comenzar el enfriamiento toda la masa deberesta homogeneizada en composicin y temperatura.

Las velocidades de enfriamiento industriales oscilanentre 10 y 100 C/h por lo que los puntos crticos detransformacin varan

El recocido termina cuando todos los cristales deaustenita se transforman durante el enfriamiento,despus de esto el material puede ser extrado del

horno En general para aceros al carbono las temperaturas

finales sern entre 600 y 650, para aceros aleados 500a 650.


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Para los aceros hipereutectoides y/o deherramientas, las temperaturas de tratamientoestan comprendidaes entre A1 y Acm,alcanzando el estado austenitico alrededor de 70a 90% dependiendo de la composicin.

Esta condicin se debe a que las temperatura deautenizacion de estos aceros son muy altas,generando en el material excesivo crecimiento

de grano y mayor posibilidad de agrietamiento. ESTE TIPO DE MATERIALES SE PREFIERE

TRATAR EN RECOCIDOS ISOTERMICOS


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