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