tratamiento termico 2009

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    10-Jun-2015

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tratamientos para aceros

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Tratamientos Trmicos.Caractersticas Generales. En general, un Tratamiento Trmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura; mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad conveniente. El objeto de los tratamientos trmicos es cambiar las propiedades mecnicas de los metales, principalmente de los aceros.

CLASIFICACIN DE LOS TRATAMIENTOS TRMICOS

Los tratamientos trmicos pueden dividirse en dos grandes grupos: 1. Tratamientos sin cambio de composicin, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varan los componentes. 2. Tratamientos con cambio de composicin, los que aaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporcin de los existentes. De aqu que se llamen con ms propiedad Tratamientos Termoqumicos.

FASES EN TODO TRATAMIENTO TRMICOEn todo tratamiento trmico se distinguen tres fases: 1. Calentamiento hasta la temperatura adecuada. 2. Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad trmica. 3. Enfriamiento a la velocidad adecuada. De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos. Explicacin de cada una de estas fases: Fase 1. Si en esta fase se llega a la temperatura de transformacin superior, toda la estructura se convierte en austenita. Si el calentamiento es suficientemente lento, la transformacin se logra a las temperaturas que aparecen en la figura siguiente. Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformacin empieza y termina tanto ms tarde cuanto mayor se la velocidad, an para el mismo acero. Fase 2. Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la homogeneizacin de la estructura. Deber ser tanto ms larga cuanto ms rpido haya sido el calentamiento. Fase 3. Es la fase decisiva en la mayora de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura austentica, si queremos que haya transformacin. Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformacin y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura anterior, segn la composicin del acero. Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo y el final de transformacin es distinto, y las estructuras resultantes sern distintas an para el mismo acero. Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rpidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que tambin se logra la transformacin. Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotrmica. Las transformaciones isotrmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento contnuo, de que la estructura resulta muy homognea, mientras que en el enfriamiento contnuo pueden resultar varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de transformacin resulta una curva caracterstica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella, todo est en forma austenita. Uniendo los puntos finales de transformacin se obtiene otra curva, detrs de la cual o

debajo de ella toda la masa estar transformada. Estas se llaman de las "eses" por su forma caracterstica, y al diagrama se le llama de las TTT (transformacin, Tiempo, Temperatura). Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformacin en martensita. Con estas curvas resulta fcil comprender los efectos de los tratamientos trmicos. Variando las fases se pueden variar los resultados.

1 - TEMPLE El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos. Los constituyentes ms duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso: Fase 1. El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenizacin completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. En la figura aparece la zona adecuada de calentamiento, en funcin del C. Fase 2. El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneizacin entre el ncleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarn ms tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase 1. fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase 2. Fase 3. La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. En la figura se muestra el grfico del temple. El xito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformacin y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento. 1.1. Martempering As se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza segn el grfico de la figura. La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo. En la fase tercera se enfra la pieza rpidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene as unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformacin. Con ello se logra una uniformidad trmica; se vuelve a enfriar seguidamente y se logra la transformacin deseada: martensita. Seguidamente se enfra hasta la temperatura ambiente. 1.2. Temple superficial Es un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza ms que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el ncleo. Fase 1. Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que slo llegue a la temperatura de austenizacin el espesor deseado de la periferia. Fase 2. No existe, ya que no interesa lograr la homogeneizacin. Fase 3. Se enfra rpidamente para lograr la transformacin martenstica de la periferia.

1.3. Revenido Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto: 1. Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa: 2. transformar la martensita en estructuras parlticas finas, menos duras pero ms resilintes que la martensita. Fase 1. Se calienta siempre por debajo del punto crtico A1. La temperatura alcanzada es fundamental para lograr el resultado apetecido. Fase 2. En general, el mantenimiento no debe ser muy largo. Fase 3. Se enfra en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muy importante.

4. TEMPLE-REVENIDO ISOTRMICO Pueden obtenerse efectos semejantes al del temple y revenido con un solo tratamiento, que consiste en lograr la transformacin de austenita a temperatura constante y prxima a la Ms, pero por encima de ella. Se alcanza as una estructura baintica*, con buena dureza y resiliencia y se evitan peligros del temple tales como tensiones y grietas y la fragilidad del revenido. Este tratamiento se llama Austempering. * Baintica: estructura del acero que se obtiene en transformaciones a temperatura constante. Fue BAIN, el primero en clasificarla y darle nombre.

5. RECOCIDO Consiste en un tratamiento trmico con el cual los metales adquieran de nuevo la ductilidad o cualidades perdidas por otros tratamientos trmicos u operaciones mecnicas. Son varios los resultados que se pueden lograr y segn ellos los procesos son distintos. 5.1. RECOCIDO DE REGENERACION Es el empleado para que un acero, que por distintas causas haya adquirido un grano muy grande, quede a grano normal y con pequea dureza. 5.2. RECOCIDO DE ABLANDAMIENTO Se emplea este recocido para ablandar aceros que ya sea por mecanizado, ya sea por forja o laminacin han quedado duros y difciles de mecanizar. Con l se logran durezas ms pequeas y una maquinabilidad ms fcil.

5.3. RECOCIDO CONTRA ACRITUD Se emplea este recocido para quitar acritud* a aceros pobres en carbono, cuando se han trabajado en fro, como sucede en el trefilado, estirado, embutido, etc. La acritud puede llegar a ser tal que resulte imposible continuar la operacin que se realizaba sin peligro de rotura o de grietas. Es un recocido similar al de ablandamiento, pero a menor temperatura. * Acritud: La propiedad que adquieren ciertos metales al ser deformados en fro. Con la acritud se vuelven ms frgiles y difciles de deformar. 5.4. RECOCIDO ISOTERMICO Se emplea este recocido principalmente para herramientas de acero de alta aleacin. 1. Se calienta y mantiene la herramienta por encima de la temperatura crtica superior. 2. Se enfra rpidamente por debajo de la A1 y prxima a ella. 3. Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformacin. 4. Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente. 5.5. NORMALIZADO Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneracin, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente. 2. TRATAMIENTOS TERMOQUMICOS A este grupo pertenecen los tratamientos de cementacin, nitruracin y cianuracin. La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el ncleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia. 2.1. CEMENTACION Consta este tratamiento de dos fases fundamentales: 1. Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero a unos 900 C, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de cederlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetracin, desde algunas dcimas hasta 2 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duracin de la operacin de la energa de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duracin ser de pocos minutos y hasta de varias horas. Las sustancias cementantes pueden ser slidas, lquidas o gaseosas. 2. La segunda fase es el temple; con l se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el ncleo permanece sin cambios. Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneracin. Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono.

2.2. NITURACION Es un procedimiento en el cual, por la absorcin de nitrgeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja hermt