Unidad didáctica 10 Metalurgia Solidificación de metales puros Si tenemos un metal puro fundido y lo enfriamos dejando que descienda lentamente su temperatura, y observamos su enfriamiento vemos que es continuo y uniforme hasta que en un momento la temperatura se estabiliza durante un cierto tiempo, esto quiere decir que el metal se esta solidificando, cuando ésta ha terminado continua el enfriamiento hasta la temperatura ambiente. Como ejemplo en el gráfico se pueden ver distintas curvas de enfriamiento de diversos metales.

Solidificación de soluciones sólidas La solidificación de soluciones sólidas no se efectúa generalmente a una temperatura única, sino que se verifica entre determinados límites de temperatura, comenzando la cristalización a una cierta temperatura y terminando a otra inferior. Para ello veamos un ejemplo, la aleación bismuto cadmio.

Del gráfico se deduce que el cadmio funde a 321 ºC y el bismuto a 271 ºC. La aleación de 40% de cadmio y 60% de bismuto se llama eutéctica por ser la de mas bajo punto de fusión. Ahora analicemos una aleación 62% de cadmio y 38% de bismuto, esta aleación comienza a solidificarse a 225 ºC formándose cristales de cadmio, al descender la temperatura se siguen solidificando cristales de cadmio y el líquido va perdiéndolo, cuando llega a 144 ºC, el líquido se solidifica bruscamente. Este mismo análisis se puede aplicar a una aleación 25% de cadmio y 75% de bismuto, esta aleación comienza a solidificarse a 195 ºC formándose cristales de bismuto, al descender la temperatura se siguen solidificando cristales de bismuto y el líquido va perdiéndolo, cuando llega a 144 ºC, el líquido se solidifica bruscamente. Diagrama hierro carbono Aceros no aleados, llamados al carbono, es un hierro al que se le ha agregado carbono desde 0 % al 1,7% y en algunos casos puede llegar hasta el 2,2% como máximo. Inicialmente vamos a ver el diagrama hierro - carbono completo pero simplificado.

Para facilitar el estudio del diagrama hierro – carbono que es la representación gráfica esquemática de las transformaciones que ocurren en el enfriamiento y el calentamiento lento de la aleación no se considerarán elementos de aleación tales como: Manganeso, Silicio, Fósforo, Azufre, Cromo, Níquel, Molibdeno, Vanadio, Tungsteno, etc. El carbono se encuentra en los aceros combinado con el hierro formando carburo de hierro o cementita ( CFe3 ). Es un compuesto duro y frágil, cuya resistencia a la tracción es pequeña, pero presenta una resistencia a la compresión elevada. De todas las estructuras que aparecen en el diagrama es la que ofrece mayor dureza. Siempre que se hable de carbono en los aceros tenemos que acordarnos que esta en forma de carburo de hierro ( cementita ). A altas temperaturas cuando el metal está fundido el carburo de hierro se disuelve en el hierro, Cuando se comienza a solidificar a altas temperaturas se precipitan cristales de hierro con pequeñas cantidades de cementita ( CFe3 ) este compuesto se llama austenita . Ledeburita; bajo este nombre se conoce a la mezcla eutéctica de austenita y cementita la cual contiene 4,3% de carbono a 1145 ºC. A continuación veremos en detalle la zona de los aceros.

Al atravesar el metal la zona de temperatura comprendida entre 1145 ºC y 721 ºC se produce un desdoblamiento de los cristales y aparecen nuevos constituyentes.

Este fenómeno de transformación de cristales, llama la atención ya que ocurre a pesar de la poca movilidad que tiene la materia sólida. Nosotros tenemos una solución sólida de hierro y carburo de hierro llamada austenita al enfriarse se transforman en cristales de hierro o ferrita esta estructura es la más blanda de todas las que aparecen en el diagrama, cristales de carburo de hierro ( cementita ) y cristales de composición eutectoide o perlita que es un aglomerado de láminas paralelas de muy pequeño espesor de ferrita y cementita, siempre de la misma proporción ( 6 parte de ferrita y 1 parte de cementita ). Según el porcentaje de carbono se considera tres clase de acero no aleados:

a) Hipoeutectoides: Se denomina de esa manera a los aceros al carbono que contienen menos de 0,8 % de carbono.

b) Eutectoide: Es el acero al carbono cuyo porcentaje de carbono varia entre 0,8% a 0,9%.

c) Hipereutectoide: Es el acero al carbono cuyo porcentaje de carbono varia entre 0,9% hasta un porcentaje máximo de 2,2 %.

Solubilidad La solubilidad ( que es la capacidad de disolver ) en estado líquido es perfecta y todos los componentes son solubles unos en otros y siempre existe una masa homogénea en la cual todas las partículas tienen la misma composición. Pero al solidificarse el comportamiento es diferente, en la aleación hierro carbono se presentan diferentes casos. La austenita, que es un componente que aparecen en la solidificación, está compuesto por hierro y cantidades variables de carburo de hierro en solución, la solubilidad máxima de carburo de hierro en hierro es máxima a 1145 ºC (1,7% C ). A temperaturas inferiores la solubilidad disminuye y a 721 ºC desaparece casi totalmente. Para temperaturas inferiores de 721 ºC la solubilidad sigue disminuyendo y a temperatura ambiente es casi nula ( 0,008% ). El hierro que es capaz de disolver el carbono, se le llama hierro gamma ( o austenita ), en cambio el hierro que no disuelve más que cantidades pequeñísimas se llama hierro alfa ( o ferrita ). Resumiendo: en estado líquido, el hierro y el carburo de hierro son totalmente solubles uno en otro, en estado sólido a temperaturas superiores a 721 ºC son parcialmente solubles y a temperaturas inferiores a 721 ºC son prácticamente insolubles.

El hierro gamma se diferencia también del hierro alfa por su distinta disposición atómica. El hierro alfa adopta la disposición de cubos cuerpos centrados y el hierro gamma adopta la disposición de cubo de caras centradas, ver figuras.

Aceros especiales o de aleación Comprende el conjunto de aceros que, además de carbono, posee uno o más elementos capaces de dotarlos de propiedades distintas que la de los aceros al carbono. Por ejemplo: Silicio: este disminuye el desprendimiento de gases en la masa fundida y da lugar, a un material libre de poros. Pero el contenido del mismo es limitado pues la posibilidad de forjarse y soldarse disminuye considerablemente con un elevado contenido del mismo, Manganeso: un cierto porcentaje es necesario para la práctica sin inconvenientes de los procesos metalúrgicos como agente desoxidante y desulfurante. Azufre : con un contenido por encima de ciertos límite decrece la facultad de forjarse y soldarse, el hierro es quebradizo en caliente ( dentro de cierta zona de temperatura ). Fósforo: en grandes cantidades produce fractura en frío, pues aumenta la fragilidad. Oxigeno: rotura en caliente, su ausencia es de gran importancia para la pureza del material

Níquel: entre ciertos límites aumenta la resistencia y limite elástico sin disminuir la tenacidad. Cromo: sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide la deformación en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, inoxidabilidad. Molibdeno: mejora la resistencia a la tracción, la templabilidad y la resistencia al creep. Tungsteno: sirve para mantener la dureza a elevadas temperaturas y evita que se desafilen las herramientas. De todos estos elementos el manganeso y el níquel producen un aumento de la zona gamma ( austenita ) y otros como el cromo, molibdeno y silicio producen una disminución de la zona de austenita. Esto se desprende de los siguientes gráficos en los que se puede ver el efecto de diversos contenidos de manganeso, cromo, molibdeno y silicio sobre el campo austenítico.

El cromo, el tungsteno, el molibdeno y el vanadio deben señalarse como formadores de carburos.

Propiedades mecánicas de la materia Los materiales se seleccionan para diversas aplicaciones adecuando las propiedades del material a las condiciones funcionales requeridas por el componente. El primer paso en el proceso de selección requiere que se analice la aplicación para determinar las características mas importantes que debe poseer un material. Debe ser el material resistente rígido o dúctil ?. Estará sometido a la aplicación de una gran fuerza, o a una fuerza súbita intensa, a un gran esfuerzo, a elevada temperatura o a condiciones de abrasión ?. Una vez determinadas las propiedades requeridas se seleccionara el material apropiado usando datos que se encuentran en los manuales. Sin embargo, se debe saber como se obtienen las propiedades listadas en los manuales, saber que significan y darse cuenta que resultan de pruebas ideales que pueden no aplicarse con exactitud a casos reales de ingeniería. Ensayos de tracción Este ensayo es uno de los más usados para medir la resistencia, limite elástico, alargamiento y estricción que son características muy importantes para juzgar la calidad de los metales. Para ello se somete una probeta a la aplicación gradual de una carga tensora

Forma de hacer el ensayo: Se marca la probeta con dos o mas divisiones para medir el alargamiento que se produzca durante el ensayo. Luego se sujeta bien la misma a las mordazas de la máquina y se da comienza el ensayo, a medida que

aumenta la carga la probeta se va alargando, también se puede comprobar que mientras avanza el ensayo que aproximadamente hacia el centro de la probeta comienza a producirse una estricción y por fin llega el momento en que la probeta se rompe, terminándose el ensayo.

Del diagrama que se obtiene se pueden observar distintas zonas: 1º Período De alargamiento elástico: en el los alargamientos son muy pequeños y son proporcionales al esfuerzo que se somete el material, cuando el esfuerzo cesa la probeta vuelve a su estado original 2º Período De alargamientos permanentes: en el los alargamientos son grandes y parte de ellos son permanentes

En estos dos períodos los alargamientos se reparten por igual sobre toda la longitud de la probeta y la sección disminuye también en igual proporción en toda ella. 3º Período De alargamientos localizados: cuando la carga alcanza cierto valor se produce en una zona de la probeta una estricción, a partir de ese momento el alargamiento se localiza pura y exclusivamente en esa región llegando finalmente a la rotura de la probeta. Deformación elástica y deformación plástica Visto desde el punto de vista de los átomos, significa que cuando se aplica una fuerza a una probeta, los enlaces entre los átomos se estiran y el material se alarga. Cuando se retira la fuerza, los enlaces regresan a su longitud original y la probeta vuelve a su estado inicial. La deformación del metal en la porción elástica de la curva esfuerzo - deformación no es permanente. Si la fuerza son mayores el material se comporta de una manera plástica. Cuando se incrementa el esfuerzo, las dislocaciones empiezan a producirse, ocurre deslizamientos y el material comienza a deformarse plásticamente. De este ensayo se obtiene: Carga de rotura o resistencia Es la carga máxima por unidad de sección que resiste el material antes de romperse. Es lo que aparece más frecuentemente en los manuales porque es fácil de medir, sin embargo el esfuerzo de fluencia es más importante Q Kg Q = carga máxima R = ------- ------ S = sección de la probeta S mm² Alargamiento Señala el aumento de longitud que ha experimentado el material hasta el momento de romperse lf - li A = -------------- x 100 li Estricción Es la reducción de sección que experimenta la probeta en la zona de rotura

Si - Sf ΣΣΣΣ = --------------- x 100 Si El alargamiento y la estricción sirven generalmente para tener una idea bastante clara de la ductilidad del acero. Esto sería el grado de deformación que un material puede soportar antes de romperse Esfuerzo de fluencia convencional El esfuerzo al cual cambia el comportamiento elástico a plástico no se detecta con facilidad. En este caso se determina un esfuerzo de fluencia convencional. Se establece una deformación permanente, tal como 0,2 % como permisible sin alterar el comportamiento del componente. El esfuerzo de fluencia para la deformación permanente del 0,2 % es aquel donde la recta de desplazamiento corta a la curva esfuerzo - deformación.

Modulo de elasticidad Es la pendiente de curva esfuerzo deformación en la región elástica. Esta relación se llama Ley de Hooke σσσσ E = módulo de elasticidad E = -------- A = alargamiento A El modulo de elasticidad está ligado con las fuerzas que unen los átomos en el material Efectos térmicos Las propiedades de los materiales son afectadas de manera importante por la temperatura. El esfuerzo, elasticidad, resistencia disminuyen a altas temperaturas, en cambio la ductilidad se incrementa.

Ensayo de Choque

Para hacer el ensayo se coloca el péndulo levantado y fijo en un determinado punto, luego se suelta el péndulo que choca contra la probeta y después de romperla sigue su camino alcanzando una cierta altura que depende de la resistencia del material que se a opuesto a la rotura. Si el péndulo alcanza poca altura el material es muy tenaz y la resiliencia es grande. Por el contrario si el péndulo sube mucho el material es frágil y la resiliencia es baja La diferencia entre la altura inicial y la altura final del péndulo sirve para conocer la energía absorbida en el choque A = P (h – h’) kgm (energía absorvida) A kgm P = Peso del péndulo ϕϕϕϕ = -------- --------- S = sección de l probeta S cm² ϕϕϕϕ = resiliencia Ensayo de fatiga Cuando se sabe que las piezas trabajan bajo la acción de esfuerzos intermitentes hay que ensayarlas a la fatiga y calcularlas teniendo en cuenta este tipo de trabajo. Ya que uno de los peligros de la rotura por fatiga es que se produce bajo la acción de cargas muy inferiores a la resistencia a la tracción del material y aún inferiores a su limite elástico y además se produce sin avisar ya que prácticamente la pieza ni se deforma ni se alarga antes de la rotura.

Un método común es el ensayo de la viga en voladizo rotatorio. La muestra soporta inicialmente una fuerza de tracción que actúa en la superficie superior mientras que la superficie inferior hay una fuerza de compresión. Después que la muestra gira 90º, los sitios que estaban en tracción y compresión no reciben esfuerzo alguno sobre ellos. Al girar 180º el material que originalmente estaba en tracción esta ahora en compresión y viceversa. De aquí que cualquier punto en la probeta pasa por un ciclo completo que va de cero a máximo tracción y de cero a máxima compresión. Las fisuras o grietas de fatiga se inician en la superficie del material al que se le aplica el esfuerzo, cualquier defecto de diseño o de fabricación en la superficie concentra los esfuerzos y propicia la formación de una fractura por fatiga. Algunas veces se obtienen superficies muy pulidas para minimizar la posibilidad de falla por fatiga. Ensayo de termo fluencia . Es la deformación plástica a altas temperaturas. Para determinar las características de termo fluencia de un material, se aplica un esfuerzo constante a una probeta cilíndrica colocada en un horno. Tan pronto como se alarga elásticamente una pequeña cantidad dependiendo del esfuerzo aplicado y del modulo de elasticidad del material a esa temperatura, medimos su deformación respecto de la inicial. Ensayo de dureza Es la resistencia que ofrece una superficie de cuerpo a ser penetrado por otro más duro de determinada forma y medida. A pesar que parece fácil comprender lo que se entiende por dureza, hay veces cierta dificultad para definirla con claridad y exactitud, la causa radica en que no se puede medir la dureza utilizando una unidad absoluta, las cifras que siempre se manejan son empíricas y se refieren únicamente a un medio particular de medida. Existen tres tipos básicos de ensayos de dureza y su determinación se realiza.

A) Por mineralógica

Es la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados

1 Talco 6 Feldespato 2 Yeso 7 Cuarzo 3 caliza 8 Topacio 4 Espato flúor 9 Corindón 5 Apatito 10 Diamante

B) Por penetración por choque Este procedimiento tiene interés cuando se desea conocer la dureza de piezas de gran tamaño. La bola que tiene el aparato se apoya por un lado sobre la pieza a ensayar y sobre el otro la barra patrón, al dar un golpe se marca la huella en cada una de las superficies; si ambos materiales tienen la misma dureza las huellas serán del mismo diámetro.

C) Por penetración Actualmente los métodos más usados son el Brinell, Rockwell, Vickers y Shore. A pesar de que los fundamentos en que se basan los distintos procedimientos de ensayo son distintos entre si, hay tablas de equivalencias en las que se pueden comparar las cifras de durezas halladas en cada caso (tabla hoja 17).

Dureza Brinell El método consiste en aplicar y comprimir progresivamente sobre una superficie plana y lisa una bola de acero muy duro, manteniendo la presión un cierto tiempo para que se produzca una impresión en forma de casquete esférico.

Luego se mide el diámetro de la huella con un microscopio de mano. Con el diámetro de la bolilla usado y el diámetro obtenido se va a una tabla y se saca la dureza Dureza Rockwell Debido a que el método anterior no tuvo éxito para medir la dureza de los aceros templados se creo el procedimiento Rockwell. Este ensayo se basa como el Brinell en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por otro más duro, pero a diferencia de aquél en que el ensayo Brinell se determina su dureza en función de la superficie de la huella y el Rockwell lo hace en función de la profundidad de penetración. Grafico de aplicación de la carga

FORMA DE HACER EL ENSAYO 1.- Se coloca en la máquina la pieza a ensayar 2.- Se eleva la pieza por medio de un tornillo de apoyo hasta que actúe la carga de 10 kg. 3.- Se coloca el micrómetro en cero 4.- Se mueve la palanca de mano y actúa la carga principal de 140 kg. 5.- Se vuelve atrás la palanca para quitar la carga principal 6.- Se lee directamente en la escala del micrómetro la dureza. 7.- Se baja el apoyo y la pieza queda libre.

Dureza Vickers Su fundamento es parecido al Brinell , se basa en la resistencia que oponen los cuerpos a ser penetrados, pero se diferencia de aquél porque se utiliza como cuerpo penetrador, un diamante tallado en forma de pirámide cuadrangular de 136º entre caras, lo que se hace es medir las dos diagonales y se saca un promedio. Con la carga y el promedio de las diagonales se saca la dureza Dureza Shore

Este aparato se basa en el rebote de un cuerpo duro. El aparato consiste en tubo con una escala graduada a través del cual resbala un cilindrito libremente. Al dejarlo caer desde una terminada altura sobre la superficie a ensayar , este rebota y marca sobre la escala graduada la dureza. Precauciones para el ensayo: La superficie a ensayar debe ser plana y perpendicular al eje de aplicación de la carga.

La superficie debe estar limpia de óxidos, cascarilla, grasas El espesor de la pieza debe ser el doble del diámetro de la huella La pieza debe estar bien apoyada. Clasificación de los aceros Por el procedimiento de fabricación: Teniendo en cuenta el método de fabricación, clasificamos los aceros en aceros fabricados en convertidor Bessemer, aceros fabricados en hornos Martín Siemens, aceros fabricados en hornos eléctricos y aceros fabricados en crisol. Por su utilización: Aceros de fácil mecanizado, aceros para muelles, aceros para calderas, aceros de construcción y aceros para herramientas. Por su composición química: En esta clasificación el contenido aproximado en los aceros de los elementos de aleación más importantes viene indicado por medio de un sistema numérico. Este método de clasificación es el más difundido de todos ellos. Las especificaciones estadounidenses del acero son el resultado de los esfuerzos conjuntos realizados por la American Iron and Steel Institute (AISI )y la Society of Automotive Engineers (SAE) de acuerdo con un programa preestablecido, tendiente a lograr una mayor eficacia en la búsqueda de los tipos de aceros requeridos para la industria. Sin embargo hay que destacar que existen normas de diferentes países con las que se clasifican los aceros tales como AFNOR (Francia), DIN (Alemania), UNI (ITALIA), etc. En la Argentina esta el Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (IRAM). La designación de los aceros se realiza por medio de 4 o 5 números dígitos, de los cuales el primero indica el tipo de acero. En el caso de los aceros aleados simples, el segundo digito indica el porcentaje aproximado en que se encuentra el elemento de aleación predominante. Los dos o tres últimos dígitos expresan normalmente, el contenido medio de carbono multiplicado por 100. En las normas AISI los números van precedidos de una letra que indica el método de fabricación utilizado en la obtención del acero. Los números fundamentales de la series de cuatro dígitos correspondientes a los distintos tipos de acero al carbono y aleados son: 10xx Aceros al carbono 11xx Aceros al carbono, altos en azufre y bajos en fósforo 12xx Aceros al carbono, altos en azufre y fósforo 13xx Manganeso 1,6 al 1,9 % 23xx Níquel 3,5 %

25xx Níquel 5 % 31xx Níquel 1,25 %; Cromo 0,6 % 32xx Níquel 1,75 %; Cromo 1 % 33xx Níquel 3,5 %; Cromo 1,5 % 40xx Molibdeno 0,25 % 41xx Cromo 1 %; Molibdeno 0,2 % 43xx Cromo; Níquel; Molibdeno 46xx Níquel 1,75 %; Molibdeno 0,25 % 48xx Níquel 3,5 %; Molibdeno 0,25 % 51xx Cromo 0,8 % 52xx Cromo 1,5 % 61xx Cromo; Vanadio 86xx Níquel 0,55 %; Cromo 0,50 %; Molibdeno 0,20 % 87xx Níquel 0,55 %; Cromo 0,50 %; Molibdeno 0,25 % 92xx Manganeso 0,8 %; Silicio 2 % 93xx Níquel 3,25 %; Cromo 1,2 %; Molibdeno 0,12 % 98xx Níquel 1 %; Cromo 0,8 %; Molibdeno 0,25 % 12L14 Acero con plomo ( Lead )

TABLA COMPARATIVA DE DUREZA

Tratamientos Térmicos Los tratamientos térmicos tienen por objeto mejorar las propiedades y características de los aceros y consiste en calentar y mantener las piezas o herramientas de acero a temperaturas adecuadas, durante un cierto tiempo y enfriarlas en condiciones convenientes. De esta forma, se modifica la estructura microscópica de los aceros, se verifican transformaciones físicas y a veces hay cambios en la composición del metal. El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos de antemano, de acuerdo a la composición del acero, la forma y el tamaño de la pieza y las características que se desean obtener. Tratamientos más usados Recocidos El objetivo principal es de ablandar el acero, otras veces regenerar la estructura, eliminar tensiones. Consiste en calentar a temperaturas adecuadas, seguidas de un enfriamiento lento. Recocido de austenización completa o regeneración: En este caso el calentamiento se hace a una temperatura ligeramente superior que la critica superior y luego el material se enfría muy lentamente, sirve para ablandar el material y regenerar su estructura.

Recocido subcrítico: El calentamiento se hace por debajo de la temperatura crítica inferior, no teniendo tanta importancia como en el anterior la velocidad de enfriamiento pudiendo incluso enfriarse el acero al aire sin que se endurezca. Por este tratamiento se eliminan las tensiones del material y se aumenta la ductilidad.

Se pueden distinguir tres tipos:

a) De ablandamiento: El proceso consiste en calentar el acero hasta una temperatura inferior a la crítica inferior, pero lo más elevada posible y enfriar luego al aire, para aceros de herramientas la dureza que se obtiene suele ser a veces demasiadas elevadas para el mecanizado.

b) De acritud: Se efectúa a temperaturas entre 550 ºc y 650 ºc tiene como

objeto aumentar la ductilidad de los aceros de poco contenido de carbono ( memos del 0,40 % ) y estirados en frío, se destruye la cristalización alargada de la ferrita, apareciendo nuevos cristales poliédricos más dúctiles que los primitivos, permite estirar o laminar nuevamente el material, el enfriamiento suele ser al aire.

c) Globular: En ocasiones para obtener en los aceros al carbono y de baja

aleación una estructura globular de baja dureza, se lo suele calentar a una temperatura próxima al punto crítico inferior y luego se lo deja enfriar en el horno

Recocido de austenización incompleta

Se le suele hacer a los aceros al carbono y aleados de mas de 0,50 % de carbono para ablandarlos. Consiste en un calentamiento prolongado a una temperatura entre la crítica superior y la inferior, seguida siempre de un enfriamiento lento.

El fin que se persigue es obtener la menor dureza posible y una estructura favorable para el mecanizado de la misma. Una variante de el anterior es el recocido que emplea un ciclo oscilante sobre todo para aceros hipoeutectoides ( bajo contenido de carbono ). Doble recocido Cuando se desean obtener muy bajas durezas se le suele dar a los aceros primero un recocido de regeneración y luego otro subcrítico.

Normalizado Es el calentamiento a una temperatura ligeramente superior a la critica superior, seguido de un enfriamiento al aire tranquilo. De esta forma se deja al acero con una estructura y propiedades que arbitrariamente se consideran normales y características de su composición. Por medio del normalizado se eliminan las tensiones internas y se uniformiza el tamaño de grano del acero. S e emplean casi exclusivamente para aceros de construcción al carbono y de baja aleación.

Temple El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello se calienta el acero a una temperatura ligeramente superior al punto critico superior y se enfría luego más o menos rápidamente ( dependiendo de la

composición y tamaño de la pieza ) en un medio conveniente como agua o aceite o sales , etc.

Revenido Es un tratamiento que se le da a las piezas que previamente ha sido templadas. Con este tratamiento que consiste a una temperatura inferior a la critica inferior se disminuye la dureza y la resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, quedando el acero con la dureza y resistencia deseada. Tratamiento isotérmicos de los aceros Reciben este nombre ciertos tratamientos en los que los enfriamientos de las piezas no se hacen de una forma regular y progresiva, sino que se interrumpe o modifica a ciertos intervalos de temperatura en los que permanece la pieza un tiempo a esa temperatura constante. Dependiendo de la composición del acero, la masa de la pieza y los resultados que se quieran obtener. De estos tratamientos se obtienen piezas con poca deformación, gran tenacidad y se reduce notablemente el problema de rotura y o grietas. Austempering

Este tratamiento consiste en calentar el acero a una temperatura ligeramente superior que la critica superior y luego enfriarlo rápidamente a una temperatura

entre 250 ºc y 600 ºc permaneciendo el acero en el baño a esta temperatura durante el tiempo suficiente para que se verifique la transformación de la austenita y luego se enfrié al aire Martempering

El material se calienta a una temperatura ligeramente superior a la critica superior y luego enfriarlo rápidamente a una temperatura entre 200 ºc y 400 ºc permaneciendo el acero en el baño a esta temperatura durante el tiempo suficiente para que se verifique la transformación de la austenita y luego se enfríe al aire. Recocido isotérmico

Son tratamientos de ablandamiento que consiste en calentar la pieza por encima de la temperatura critica superior o inferior según los casos ( entre 740 º c y 880 ºc ) y luego enfriar hasta una temperatura de 600 700 º c que se mantiene constante durante varias horas para conseguir la transformación isotérmica de la austenita y finalmente se enfría al aire. El calentamiento se suele hacer con austenizacion completa para los aceros hipoeutectoides y austenización incompleta para los hipereutectoides. Tratamientos térmicos con cambio de composición La mayor parte de las piezas que componen las máquinas y motores, se fabrican de forma que sus propiedades mecánicas sean bastante uniformes en toda su masa. Sin embargo, en ciertas mecanismos es necesario que algunas piezas

tengan superficies duras, resistentes al desgaste y a la penetración y el núcleo central sea muy tenaz para soportar los choques a que esta sometida. Los procedimientos más usados son la cementación y nitruración Cementación Consiste en aumentar el contenido de carbono en la superficie de las piezas de acero, rodeándolas con un medio carburante y manteniendo el conjunto durante un cierto tiempo a elevada temperatura. Luego se templan las piezas y quedan con gran dureza superficial. Se pueden emplear cementantes sólidos, líquidos y gaseosos oscilando la duración de la cementación según el cementante y la profundidad del cementado. Se emplean aceros aleados y sin alear de bajo contenido de carbono normalmente entre 0,10 % al 0,25 %. La operación se realiza generalmente entre 850 ºc y 1000 ºc siendo 900 ºc la temperatura más usada. En el proceso de cementación se puede distinguir dos etapas: 1º absorción del carbono por el acero 2º mejoramiento de las características por medio del tratamiento térmico adecuado La cantidad de carbono absorbida por la pieza depende de la composición del acero, de la naturaleza de las sustancias cementantes, de la temperatura y la duración de la cementación. Por quedar después de la cementación la capa externa con un alto contenido en carbono y el corazón con la composición inicial es posible obtener una gran dureza en la periferia y alta tenacidad en el núcleo, pero para ello hay que tratarlas térmicamente. Este tratamiento deberá de ser de tal naturaleza que actué favorablemente sobre las dos partes o si favorece a una sea lo menos desfavorable para la otra. Cualquiera sea el proceso que se emplee, conviene que el contenido en carbono de la capa cementada no pase el 1% y debe procurarse que la parte periférica de la pieza después de rectificada quede aproximadamente con 0,8 % al 0,9 % de carbono con lo que se obtiene en el temple una dureza de 62 HRC. Cuando el contenido de carbono es superior suelen aparecer redes de cementita o de carburos que pueden hacer frágil la capa cementada y con tendencia a descascarillarse, en ese caso previo al temple conviene hacerle a la pieza un recocido de difusión aproximadamente a 800 ºc para disminuir el porcentaje de carbono en la periferia.

Nitruración La nitruración es un procedimiento superficial en el que por absorción de nitrógeno se consiguen durezas extraordinarias en la periferia de los aceros. Los objetos que se desea nitrurar están siempre templados y revenidos antes de nitrurar, para que el núcleo con una resistencia elevada sea capaz de resistir durante el trabajo las grandes presiones a las que esta sometida. Las piezas después de templadas son introducidas dentro de una caja y cerradas en ella y a través de la cual se va a hacer circular una corriente de amoniaco durante la operación. Todo el conjunto se introduce dentro del horno en la cual se mantiene a una temperatura de 500 ºc. Al calentarse el amoniaco se disocia formándose nitrógeno libre que se combina con el cromo, aluminio, molibdeno y hierro de los aceros formando nitruros en la capa periférica. Ventajas de la nitruración 1º Gran dureza, pueden quedar entre 1100 a 650 Vickers según la composición del acero. Si se quiere más tenacidad se suele usar aceros con durezas entre 850

a 650 Vickers, las capas nitruradas de máxima dureza tienen mucha menor tenacidad. 2º Gran resistencia a la corrosión, después de nitrurado resisten mejor la acción corrosiva del agua dulce, salada, atmósferas húmedas. 3º Ausencia de deformaciones, como en el tratamiento de nitrurado no es necesario enfriar la pieza rápidamente en agua o aceite se evita el origen de deformaciones importantes. 4º Endurecimiento exclusivo de determinadas superficie s de las piezas, esto quiere decir que se puede proteger la parte de la pieza que no se quiere nitrurar. 5º Retención de la dureza a altas temperaturas, las capas nitruradas conservan gran dureza hasta los 500 ºc especialmente cuando la duración del calentamiento no es muy prolongado.