Trat termico.doc

8/18/2019 Trat termico.doc

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UNIDAD II

TRATAMIENTOTERMICO DEL ACERO


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¿Qué son?

Acción de la energía térmica para producir cambios estructurales (micro estructura).

¿Para qué sirven?

Con estos tratamientos se consigue:

Una estructura de menor dureza o meor ma!uinabilidad.

"liminar la acritud (aumento de dureza # resistencia a la de$ormación cuando el acero %a

sido tratado mec&nicamente en $río).

"liminar tensiones de cual!uier origen' !ue pueden ser la causa de de$ormacionesdespués del ma!uinado' o producir roturas en sericio.

"liminar las tensiones internas' originadas por de$ormación de la red atómica' las cuales

elean la dureza # aumentan la $ragilidad.

Una estructura m&s %omogénea.

&*ima dureza # resistencia.

eorar la resistencia a los agentes !uímicos.

+ariar alguna de las características $ísicas.

"l tratamiento térmico es una operación o combinación de operaciones !ue comprenden el

calentamiento o en$riamiento del metal' con el $in de meorar algunas propiedades $ísica' en

relación con la condición original del material. ,os propósitos generales del tratamiento térmico

son la eliminación de tensiones internas' %omogeneización de las estructuras de moldeo' tama-o

de grano' cambio de estructura' incrementar la tenacidad o producir una super$icie dura con un

interior dctil.


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/odos los procesos b&sicos de tratamiento térmico del acero inclu#en la trans$ormación o

descomposición de la austenita. 0ara realizar el tratamiento térmico tenemos !ue calentar la

muestra de acero %asta una temperatura por encima de la temperatura crítica superior para $ormar

austenita. Normalmente la elocidad de en$riamiento en un mismo tratamiento no in$lu#e

demasiado en las propiedades $inales del acero' siempre !ue se %aga razonablemente lento.

0ara conocer a !ue temperatura debe elearse el metal para !ue se reciba un tratamiento

térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de $ases como el de %ierro 1 %ierro 1

carbono. "n este tipo de diagramas se especi$ican las temperaturas en las !ue suceden los

cambios de $ase (cambios de estructura cristalina)' dependiendo de los materiales diluidos.

2.2 CLASIFICACIN DE LOS TRATAMIENTOS T!RMICOS

,os tratamientos térmicos pueden diidirse en dos grandes grupos:

".# Tra$a%ien$os sin &a%'io (e &o%)osi&i*n' es decir' a!uellos en cu#o tratamiento no aríanlos componentes.

2.# Tra$a%ien$os &on &a%'io (e &o%)osi&i*n' los !ue a-aden nueos elementos a sus propios

componentes o cambian la proporción de los e*istentes. De a!uí !ue se llamen con m&spropiedad Tra$a%ien$os Ter%oqu+%i&os.

FASES EN TODO TRATAMIENTO T!RMICO

"n todo tratamiento térmico se distinguen tres $ases:

2.3 Calentamiento %asta la temperatura adecuada.4.3 antenimiento a esa temperatura %asta obtener uni$ormidad térmica.5.3 "n$riamiento a la elocidad adecuada.

De acuerdo con las ariantes de estas $ases se obtienen los distintos tratamientos."*plicación de cada una de estas $ases:

Fase "., 6i en esta $ase se llega a la temperatura de trans$ormación superior' toda laestructura se conierte en austenita.


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6i el calentamiento es su$icientemente lento' la trans$ormación se logra a las temperaturas!ue aparecen en la $igura siguiente.

6i el calentamiento se %ace a distintas elocidades' la trans$ormación empieza # terminatanto m&s tarde cuanto ma#or se la elocidad' an para el mismo acero.

Fase 2., "sta $ase tiene por obeto lograr el e!uilibrio entre la temperatura del centro # laperi$eria # con ello la %omogeneización de la estructura. Deber& ser tanto m&s larga cuanto m&sr&pido %a#a sido el calentamiento.

Fase -., "s la $ase decisia en la ma#oría de los tratamientos. 0ara lograr el constitu#entedeseado %a# !ue partir de la estructura austenítica' si !ueremos !ue %a#a trans$ormación.

6i el en$riamiento es lento' la temperatura de trans$ormación # los constitu#entes obtenidosson los !ue aparecen en la $igura anterior' segn la composición del acero.

6i el en$riamiento se %ace a distintas elocidades' el comienzo # el $inal de trans$ormaciónes distinto' # las estructuras resultantes ser&n distintas an para el mismo acero.

6i esta tercera $ase se %ace escalonadamente' es decir' en$riando r&pidamente %asta unacierta temperatura # luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo su$iciente'se comprueba !ue también se logra la trans$ormación. 6e dice de estas trans$ormaciones !ue sona temperatura constante o isotérmica. ,as trans$ormaciones isotérmicas tienen la entaa' sobrelas logradas en el en$riamiento contínuo' de !ue la estructura resulta mu# %omogénea' mientras

!ue en el en$riamiento contínuo pueden resultar arios tipos de cristales. Uniendo los puntos deprincipio de trans$ormación resulta una cura característica para cada acero. A la iz!uierda o porencima de ella' todo est& en $orma austenita.

Uniendo los puntos $inales de trans$ormación se obtiene otra cura' detr&s de la cual odebao de ella toda la masa estar& trans$ormada. "stas se llaman de las 7eses7 por su $ormacaracterística' # al diagrama se le llama de las /// (trans$ormación' /iempo' /emperatura).

,as temperaturas s # $ son mu# importantes # representan el principio # el $inal de latrans$ormación en martensita.

Con estas curas resulta $&cil comprender los e$ectos de los tratamientos térmicos. +ariandolas $ases se pueden ariar los resultados.


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,os principales tratamientos térmicos !ue es aplican a una muestra de acero son: recocido

total, recocido de esferoidización, recocido para eliminación de esfuerzos,

recocido de proceso, normalización y templado.

,os tratamientos térmicos %an ad!uirido gran importancia en la industria en general' #a !ue

con las constantes innoaciones se an re!uiriendo metales con ma#ores resistencias tanto al

desgaste como a la tensión.

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RECOCIDO PARA LA ELIMINACIN DE ESFER/OS

"ste proceso se utiliza para eliminar es$uerzos residuales debidos a un $uerte ma!uinado u

otros procesos de trabao en $río. "ste recocido' también denominado subcrítico' se llea a cabo a

temperaturas por debao de la línea crítica in$erior A5.

RECOCIDO DE PROCESO

"s un proceso mu# parecido al recocido para eliminar es$uerzos' #a !ue se calienta el acero

a una temperatura por debao de la línea crítica in$erior. ,a utilización de este tipo de tratamiento

se orienta %acia las industrias de l&minas # cable. 6i se aplica después del proceso en $río se

suaiza el acero por medio de la recristalización' para un posterior trabao.

ESFEROIDI/ACIN

"s un proceso por el cual se meora la ma!uinabilidad. "l método !ue suele emplearse es

el mantenimiento durante un tiempo prolongado a una temperatura ligeramente in$erior a la línea

crítica in$erior. "ste tipo de proceso se emplea para obtener una mínima dureza' una m&*ima

ductilidad o una m&*ima ma!uinabilidad en aceros al alto carbono. ,os aceros al bao carbono

(como lo son nuestras muestras) rara ez es$eroidizan por ma!uinado' por!ue en la condición de

es$eroidizados son e*cesiamente suaes.

NORMALI/ADO

"l tratamiento térmico de normalización del acero se llea a cabo al calentar

apro*imadamente a 4>C por encima de la línea de temperatura crítica superior seguida de un


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en$riamiento al aire %asta la temperatura ambiente. "l propósito de la normalización es producir un

acero m&s duro # m&s $uerte !ue con el recocido total' de manera !ue para algunas aplicaciones

éste sea el tratamiento térmico $inal. 6in embargo' la normalización puede utilizarse para meorar

la ma!uinabilidad' modi$icar # re$inar las estructuras dendríticas de piezas de $undición' re$inar el

grano # %omogeneizar la microestructura para meorar la respuesta en las operaciones de

endurecimiento.

2.0 TEMPLADO.

"l proceso consiste en calentar el metal de manera uni$orme a la temperatura correcta

(=>>1?4@C) (er $igura de temperaturas para endurecido de metales) # luego en$riarlo con agua'

aceite' aire o en una c&mara re$rigerada. El endurecimiento produce una estructura granular $ina

!ue aumenta la resistencia a la tracción (tensión) # disminu#e la ductilidad.

"l acero al carbono para %erramientas se puede endurecer al calentarse %asta su

temperatura crítica' apro*imadamente entre los B?> a =5> C. ,o cual se identi$ica cuando el

metal ad!uiere el color roo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con

la $errita' lo !ue produce una estructura de grano $ino llamada austenita. Cuando se en$ría la

austenita de manera brusca con agua' aceite o aire' se trans$orma en martensita' material !ue esmu# duro # $r&gil.

Con este tratamiento:

Aumenta la dureza # resistencia mientras !ue disminu#e la elasticidad.

6e modi$ican las propiedades $ísicas (magnéticas # eléctricas).

6e modi$ican las propiedades !uímicas (los aceros templados resisten meor la

acción de los &cidos).


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MEDIOS DE TEMPLE

,os tres medios m&s utilizados para templar son: agua' aceite # aire' el agua produce

temples m&s r&pidos o seeros' seguido del aceite !ue es m&s e$ectio !ue el aire. "l grado de

agitación de los medios también in$lu#e en la elocidad de en$riamiento' # una ma#or agitación

implica una ma#or elocidad de en$riamiento' lo !ue aumenta la e$ectiidad del temple.


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0ara aceros de alto contenido en carbono' el temple en agua puede resultar demasiado

seero por!ue produce de$ormaciones # grietas. 0ara eitar este incremento se utilizan los

aceites como medio de temple.

Agua. "s un medio r&pido de en$riamiento' se consiguen temples mu# $uertes # se utiliza

para templar aceros al carbono. "s necesaria una cantidad de agua su$iciente para !ue la

temperatura de la misma no suba de los 5>>C. ,as piezas se %an de agitar dentro del

medio acuoso' para eitar la $ormación de una burbua de apor alrededor de la pieza' !ue

actuaría de aislante térmico # retardaría el en$riamiento.

Aceite. ,os aceites' como tienen un calor especí$ico menor !ue el agua # son m&s

iscosos' en$rían m&s lentamente !ue el agua #' por tanto' consiguen temples m&s suaes.6e emplean para aceros aleados. /ambién es coneniente agitar para eitar la $ormación de

apor.

"l temple al aire de los aceros al carbono prooca una micro estructura casi totalmente

perlítica.

TIPOS DE TEMPLES

6e clasi$ican en:

Temple continuo de austenización completa. 6e aplica a los aceros %ipoeutectoides. 6e

calienta el material @>>C por encima de la linea crítica superior' # se en$ría en el medio m&s

adecuado. "l principal componente estructural es la martensita.

Temple continuo de austenización incompleta. 6e aplica a los aceros %ipereutectoides.

6e calienta el material @>>C por encima de la linea crítica superior' entonces' la perlita se

trans$orma en austenita !uedando intacta la cementita. 6e en$ría a elocidad # la estructura

resultante ser& mi*ta' a base de martensita # cementita.


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Temple martensítico . 6e calienta el acero a temperatura de austenización' # se mantiene

un tiempo para !ue se trans$orme toda la austenita. 0osteriormente' se en$ría en ba-o de

sales manteniendo la temperatura constante durante un tiempo. "n este período' la

austenita no tiene !ue su$rir ninguna trans$ormación.

Temple austempering. "s similar al anterior' con la nica di$erencia de !ue el tiempo de

permanencia en las sales de en$riamiento debe ser su$icientemente largo para !ue

atraiese las curas # la austenita se trans$orme en bainita.

Temple superficial. Consiste en calentar r&pida # super$icialmente un material' de tal $orma

!ue sólo una capa delgada alcanza la temperatura de trans$ormación austenística

seguidamente se en$ría r&pidamente. De esta $orma' el ncleo de la pieza permanece

inalterable' blando # con buena tenacidad' $rente a la super$icie !ue se trans$orma en dura #

resistente al rozamiento. "l calentamiento se puede realizar mediante soplete o*iacetilénico

o por inducción eléctrica.

2.1 REENIDO

Calentamiento de las piezas después de templadas a una temperatura in$erior a la austenización

para proocar trans$ormaciones de la martensita en $ormas m&s estables' seguido de un

en$riamiento m&s bien r&pido.

Una ez endurecido el acero es mu# !uebradizo o $r&gil lo !ue impide su maneo pues se

rompe con el mínimo golpe. 0ara contrarrestar la $ragilidad se recomienda el temple delacero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple 3.

Con este tratamiento:

Disminu#e la $ragilidad # las tensiones internas de las piezas templadas.

Disminu#e la dureza # aumenta la elasticidad.


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