EXPOSITORES:• PAUL ZOLON SALAS CALDERÓN• ALEX GABRIEL GONZALES BRACAMONTE• FERNANDO DAVID DILL`ERVA

HERNÁNDEZ

DOCENTE: ING. CARLOS VIVAR

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

FACULTAD DE INGENIERÍA METALURGIA

“TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL COBRE Y SUS ALEACIONES”

CURSO: TRATAMIENTOS TÉRMICOS

INTRODUCCION

Algunas aleaciones de cobre pueden endurecerse por medio de un tratamiento térmico a solución y posterior precipitación (envejecimiento) y luego pueden someterse a una operación de disminución de esfuerzos o recocido. Las aleaciones importantes de cobre que pueden endurecerse por envejecimiento, por precipitación son el cobre-berilio, el bronce al aluminio, la cobre-níquel-fosforo, el cobre al cromo , el cobre al zirconio, etc.

OBJETIVOS:

Este capítulo proporciona los conocimientos fundamentales de los diferentes métodos de tratamientos térmicos de las aleaciones de cobre.

Las influencias de la composición de la aleación, microestructura y el tratamiento térmico en las propiedades químicas y mecánicas de las aleaciones de cobre se discuten en relación a sus aplicaciones.

COBRE Y SUS ALEACIONES

TRATAMIENTO TERMICO DEL COBRE Y SUS ALEACIONES

Los procesos de tratamiento térmico se aplican al cobre y sus aleaciones durante el proceso de fabricación, estos incluyen: •homogeneización, •recocido, •alivio de tensiones, •tratamiento de disolución y •endurecimiento por envejecimiento, temple y revenido.

Homogeneización:

Es un proceso en la cual los metales son sometidos, durante tiempo prolongado, a altas temperaturas con el fin de reducir la segregación y micro segregación que ocurre como resultado natural de la solidificación de algunas aleaciones. Se aplica a las aleaciones de cobre con el fin de mejorar la ductilidad en frio y en caliente de los techos para el proceso de laminación y ocasionalmente se usa en las piezas vaciadas para lograr requerimientos específicos de dureza, ductilidad y tenacidad.

La homogeneización es requerida esencialmente en las aleaciones que tienen rangos amplios de solidificación tales como los bronces fosforados, los cuproníqueles y los bronces al silicio

Recocido:

El objetivo principal de este tratamiento es ablandar el metal para su posterior deformación en frio; con este se obtiene la combinación óptima de ductilidad, resistencia y textura superficial. Como es sabido, el proceso incluye calentamiento, sostenimiento y enfriamiento; una descripción apropiada del proceso debe incluir la velocidad de calentamiento, la temperatura, el tiempo de sostenimiento, la atmosfera adecuada y la velocidad de enfriamiento.

Para el cobre y las aleaciones de cobre, el tamaño de grano es el ensayo estándar utilizado en aquellos materiales recocidos que han sido deformados en frio previamente.

Es necesario tener en cuenta los factores que afectan el proceso, especialmente la cantidad de deformación en frio, el tamaño de grano inicial, la temperatura y el tiempo. En el tratamiento en sí, la temperatura y el tiempo son los determinantes de las propiedades

Variación de las propiedades mecánicas del latón monofásico en función de la temperatura de

recocido

DOBLE RECOCIDO EN LATONES ALFA.

Doble recocido se puede observar en los granos de α cuando la aleación se ha trabajado en frio, seguido de recocido.

El trabajo en frio introduce la tensión dentro de la estructura tras el recocido, el recristalizaciónse produce bandas de líneas dobles o dobles líneas debido al deslizamiento.

Doble interfaz es paralela a la {111} planos que la Secuencia de apilamiento de…ABCABC… en otro lado de la frontera doble (espejo de reflexión) dando la secuencia ABCABACBA… a través de la frontera.

ALIVIO DE TENSIONES:

Las tensiones residuales en las aleaciones de cobre trabajadas en frio e alivian o eliminan, sin variar apreciablemente sus propiedades, mediante tratamientos a baja temperatura, es decir, por debajo de la recristalización. Este tratamiento se usa también como prevención contra la corrosión bajo tensión (CBT, o stress-corrosión-cracking) en las aleaciones de cobre, particularmente en los latones con 20% Zn o más.

Prácticamente el ciclo ideal para alivio de tensiones que retenga las propiedades mecánicas es el que se hace la temperatura más alta posible con el tiempo más corto, o a la temperatura más baja con el tiempo más largo

CORROSIÓN BAJO TENSIÓN (CBT)

Ocurre en latones con más del 15% de Zn y aparece en los límites de grano. (intregranular agrietamiento)

Intergranular grietas por corrosión bajo tensión en el cartucho de latón (70% Cu-30% Zn) debido a la exposición a la atmósfera corrosiva.

ENDURECIMIENTO:

Las propiedades mecánicas de la mayoría de las aleaciones de cobre se logran por deformación en frio. El estado de deformación o la condición de fabricación de las aleaciones de cobre conocido como Temper Designations está descrito en la norma ASTM B-601. Pero hay algunas aleaciones que se pueden endurecer por tratamientos térmicos que son de dos tipos:

a) Aquellos en que la aleación se obtiene en condición blanda cuando se enfría desde alta temperatura, solución, y luego se endurece por calentamiento a temperatura moderada (precipitación). Entre las aleaciones que responden a este proceso están las de endurecimiento por precipitación, las de endurecimiento espinodal y las de endurecimiento por orden.

b) Aquellas en que se endurece templando desde alta temperatura mediante reacciones masivas o martensíticas. Las aleaciones que se endurecen por temple son los bronces al aluminio, los bronces al aluminio-níquel y algunas aleaciones cobre-zinc. Después del temple se revienen para mejorar la tenacidad y la ductibilidad y reducir la dureza como en los aceros.

Las principales ventajas de los tratamientos del tipo a, son:

1. El cliente puede usarlas fácilmente en el estado en que se entreguen, generalmente blando, o sea en recocido de disolución.

2. El tratamiento de endurecimiento es relativamente simple. Se hace a temperaturas moderadas en atmosferas no controladas, con enfriamiento sin control. El tiempo de tratamiento no es crítico.

3. Se pueden lograr diferentes combinaciones de propiedades variando los tiempos y temperaturas.

Aleaciones que endurecen por precipitación. Las principales son las de Cu-Be, también algunas como Cu-Cr, Cu-Zr, Cu-Ni-Sn, Cu-Ni-Be, Cu-Ni-P y otras complejas. La mayoría tiene uso en aplicaciones de conducción de calor y electricidad, por tanto, el tratamiento debe desarrollar resistencia mecánica y conductividad eléctrica. La dureza resultante depende de la efectividad del tratamiento de solución y de envejecimiento.

SECUENCIA DE PRECIPITACIÓN Y LA MICROESTRUCTURA

Secuencia de la precipitación en general aleación de Cu-2% Be.

Las zonas GP se formó por primera vezy luego se transforman en partecoherente γ’ precipita al tiempo queel envejecimiento, la figura (a).El aumento de temperatura de envejecimiento (~ 380 º C) produce equilibrio ordenó BCC, (γ’) fase de Cu-Be (estructura eutectoide)Figura (b). Sobreenvejecimiento --->disminución de la dureza

Aleación Cu-1,87% Be, en solucióntratada a 800ºC templado y envejecido en 16 horas a 400ºC.

Intermedio ordenó γ‘ de 1,87% Cu-Be solución tratada con calor a 800º C, templado y envejecido a 350º C/4horas

Aleaciones de endurecimiento espinodal. Son principalmente; Cu-30Ni-3Cr, Cu-4Ni-4Sn, Cu-9Ni-6 Sn, Cu-O Ni-8 Sn-0.2 Nb y Cu-15 Ni-8 Sn. El tratamiento es similar al de la precipitación. La estructura espinodal blanda y dúctil se logra por un tratamiento de solución a alta temperatura seguido de temple. El material se puede deformar en esta condición. Como el mecanismo de descomposición espinodal no produce cambios cristalográficos, estas aleaciones retienen una excelente estabilidad dimensional durante el tratamiento.

Aleaciones de endurecimiento por orden. Son generalmente aquellas que están casi saturadas de fase a y que sufren una reacción de orden cuando el material severamente deformado en frio se recuece a temperaturas relativamente bajas.

Ejemplos de estas aleaciones son algunos bronces al aluminio y al aluminio-silicio. El endurecimiento se atribuye al orden de corto alcance de los átomos de soluto de la matriz de cobre, que impide el movimiento de las dislocaciones. Este tratamiento también provee alivio de tensiones. El tratamiento se hace a temperaturas bajas (150-400ºC) durante tiempos cortos.

ALEACIONES DE TEMPLE Y REVENIDO. Son principalmente los bronces al aluminio, al aluminio-níquel y ocasionalmente algunos bronces al manganeso. Las aleaciones que responden de una manera práctica al temple por una reacción masiva-martensitica son los bronces al aluminio con 9-11.5%Al y los bronces al níquel aluminio con 8.5-11.5%Al. Las aleaciones con contenidos mayores de aluminio son muy propensas a las grietas y las que tienen poco no tienen suficiente fase beta de alta temperatura para responder al temple.

Influencia del contenido en aluminio del bronce de aluminio sobre las temperaturas de transformación martensítica

REVENIDO DE β‘ MARTENSITA

Buenas propiedades pueden ser alcanzados por revenido de martensita β‘ en 450-600 ºC

Mismo fase α (alfa) precipita a lo largo de planos cristalográficos proporcionar buena resistencia y ductilidad.

Ahí click cuadro microestr…ahí hipervinculo

(a) Empapado 1 hora y enfriamiento de 900 ºC(b) Templado 1 hora a 400 ºC(c) Templado 1 hora a 500 ºC(d) Templado 1 hora a 600 ºC

El aumento de la temperatura de revenido

Microestructura más grande

DESIGNACIÓN DEL ESTADO DE ALEACIONES DE COBRE

La norma ASTM B-601 describe el sistema en el cual se aplica un código alfanumérico a cada estado estándar del materia. Ver el cuadro siguiente:

Código Alfanumérico Significado

H señala trabajo en frío. Dos dígitos a continuación señalan la severidad y el tipo de deformación. Ej.: HO3 aleación ¾ dura

HR trabajado en frio y con alivio de tensiones

HT trabajado en frio y endurecido por orden

M señala estado de fabricación. Ej.: MO1 es en bruto de colada en arena, la letra O indica los recocidos según el grado

OS recocidos según el tamaño de grano obtenido

TB tratamiento de solución

TD tratamiento de solución y trabajo en frio

TF endurecimiento por precipitación;

TH trabajo en frio y endurecimiento por precipitación

TL endurecimiento por precipitación y trabajo en frio

TM endurecimiento por laminación.

TQ endurecimiento por temple

W tubo soldado.

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFIAS:

Tecnología del Tratamiento Térmico de los Metales – Autor: Asdrúbal Valencia . Editorial Universidad de Antioquia. Lugar: Biblioteca Especializada FAME.

Metalurgía y materiales industriales - Autor: Neely J.E. Lugar: Biblioteca Especializada FAME.