Informe Tratamientos Térmicos

Universidad Católica de

Santa María

07/05/2015

Ciencia e Ingeniería

de Materiales/Grupo 08

Objetivo:

Reconocer la importancia y aplicación de los diferentes tipos de tratamientos térmicos

Informe Tratamientos Térmicos

Integrantes: Garcia Delgado ,Giuliana Gonzales Nayhua, Anthony Occon Jimenez, Piero Conza Quispe, Luis

Ciencia e Ingeniería de Materiales/Grupo 08 Informe Tratamientos Térmicos

Contenido:1. Introducción.............................................................................................3-8

2. Objetivos.................................................................................................8

3. Procedimientos.......................................................................................9

4. Resultados..............................................................................................9

5. Conclusiones..........................................................................................10

6. Actividades Encargadas.........................................................................10-14

7. Recomendaciones..................................................................................14

8. Anexos....................................................................................................14-17

9. Bibliografía..............................................................................................17

Autor: Página 2 de 18

Informe Tratamientos Térmicos


1. INTRODUCCIÓN:

TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS

Las propiedades físicas de los materiales de acero se pueden modificar por

el tratamiento térmico adecuado.

Se entiende por tratamiento térmico, la modificación estructural

permanente originada en los materiales de acero por acción del calor.

Los tratamientos térmicos se hacen con el objeto de dar a ciertas piezas

hechas de hierro o acero, propiedades especiales y poder utilizarlas ya sea

como herramientas o como piezas de maquinaria.

Se distinguen los tratamientos siguientes: Temple - Cementado - Pavonado

TEMPLE

El temple tiene por finalidad dar al acero una dureza apropiada. Consiste en

llevar la pieza a una temperatura elevada que depende del contenido

carbono y luego enfriarla en un baño de temple.

El temple puede ser total o parcial, dependiendo del área del objeto o pieza

que ha de recibir el tratamiento.

Recocido: Toda pieza antes de ser templada debe ser sometida a recocido

con el fin de regularizar o normalizar los efectos del forjado.



También el recocido se hace con el objeto de suavizar las

piezas que están endurecidas o templadas con el fin de poder

maquinarlas ya sea limar, cepillar, tornear, perforar, etc.

El recocido consiste en calentar las piezas al color rojo-cereza

y luego enfriarlas lo más lentamente posible en cal, arena,

carbón molido, aserrín de madera o en su defecto dejándolas

enfriar en la misma fragua o en el mismo horno apagado.

Endurecido: Es el paso más importante en el templado; consiste en calentar la pieza después de trabajada a una temperatura equivalente al rojo cereza (750ºC a 800ºC aprox.) y luego enfriarla.

El Endurecido es prácticamente lo que constituye el templado en sí, ya que el recocido, significa preparar la pieza para el endurecido y el revenido es regularizar las moléculas para evitar cierta fragilidad al hacer el endurecido.

Precauciones en el endurecido: Al efectuar el endurecido deben tenerse las siguientes precauciones: Calentar la herramienta lentamente hasta conseguir un calentamiento uniforme en toda su masa y luego apurar el calentamiento hasta llegar a la temperatura requerida.

No sobrecalentar el acero.

No enviar mucho aire.

No dejar en el fuego más tiempo del necesario.

Calentar toda la masa, no solo la superficie.



Si no se toman estas precauciones se producen los siguientes

defectos:

El acero resulta quemado y por lo tanto inutilizado.

Calidad inferior por dilatación y contracción irregular.

Temple irregular en general, partes blandas y partes duras.

Roturas, debido a la contracción desigual.

Revenido: Consiste en rebajar el endurecido a un grado de dureza

apropiado, de acuerdo a la clase de acero y a la clase o tipo de

herramienta a templar.



Objeto del revenido:

Reducir las tensiones producidas por el temple y disminuir la dureza al punto más apropiado para el trabajo a que se destinan las herramientas, es una operación complementaria del endurecido.

CEMENTADO

La cementación es un tratamiento térmico que transforma la superficie de un acero dulce. Se utiliza en la práctica, cuando se quiere una pieza con superficie dura sin perder sus cualidades primitivas en el núcleo.

Este proceso consiste en añadir una proporción adecuada de carbón a la parte externa de la pieza, sin alterar sus propiedades internas.

El acero o hierro dulce absorbe el carbono de cementación únicamente

cuando dichos materiales alcanzan una temperatura suficientemente alta y

es en este estado cuando comienza la disolución del carbono. Por lo tanto

para que se verifique la absorción del carbono exterior las piezas se

calientan aproximadamente a 700ºC.



PAVONADO

El pavonado consiste en una fina capa de óxido, que se le da por medio del calor a ciertas piezas de máquinas o herramientas con el objeto de protegerlas del ataque del oxígeno del aire; y también al mismo tiempo darles una apariencia especial con un brillo característico.

El pavonado que más se usa es el de color negro azulado.

Proceso de pavonado:

Sabemos que cuando se empieza a calentar el hierro o el acero aparece una serie sucesiva de colores según va aumentando la temperatura de dicho material. El cambio de colores se sucede rápidamente, hasta los 600ºC que es la temperatura máxima de pavonado.

Aplicación del pavonado:

El pavonado es aplicado para aquellas piezas que no están expuestas al

rozamiento o deslizamiento. No se aplica a correderas, ejes, engranajes,

levas ni piñones.

Requisitos para pavonar:

Las piezas deben estar perfectamente pulidas y limpias de grasas y aceite.

Formas de pavonar:

Se puede pavonar en la fragua u horno y por procedimientos químicos. El

primer método es el más usado y se obtiene el color negruzco-azulado.

Sustancias que se usan para pavonar:

Se usan los aceites vegetales como el aceite de linaza.



Procedimiento de Pavonado:

Preparar una caja de hierro.

Colocar las piezas a pavonar dentro de la caja, la cual está llena de arena fina. Puede ser ceniza o carbón molido.

Llevar dicha caja al horno o a la fragua encendida.

Remover cuidadosamente las piezas para que se calienten uniformemente.

Observar si las piezas han tomado un color negro azulado.

Retirar las piezas cuidadosamente con las tenazas e introducirlas en el aceite de linaza.

Frotarlas con una franela hasta obtener brillantez.

2. OBJETIVOS: Diferenciar los resultados de diferentes caminos dentro de la

aplicación de los tratamientos térmicos.



Lograr el uso adecuado de los tratamientos térmicos y su seguridad.

Reconocer la importancia y aplicación de los diferentes tipos de tratamientos térmicos

Objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades físicas del acero.

3. PROCEDIMIENTO:

1. Realizar mediciones de dureza a las probetas antes de ser sometidas a tratamiento térmico.

2. Realizar los distintos tratamientos térmicos a probetas diferentes.

3. Realizar mediciones de dureza a las probetas después de ser sometidas a tratamiento térmico.

4. Verificar cambios en las propiedades de las probetas.

5. Redactar conclusiones.

4. RESULTADOS:

GRUPO 2:Calculo de Dureza

Dureza Inicial

Dureza después del Temple


ACERO 1020

−d1=260 - d2=263.5

d prom=261.75 x 0.004=1.047 mm

HV =1.8544 x100

(1.047)2=169.16

ACERO 1040

−d1=207 −d2=204

d prom=205.5 x 0.004=0.822 mm

HV =1.8544 x100

(0.822)2=274.45

ACERO 1020

−d1=167 - d2=165

d prom=166 x 0.004=0.664 mm

HV =1.8544 x100

(0.664)2=420.59

ACERO 1040

−d1=163 −d2=155

d prom=159 x 0.004=0.636 mm

HV =1.8544 x100

(0.636)2=458.44

Después del primer tratamiento la dureza del material aumenta porque la concentración de C aumenta y

eso hace que sea más puro el acero por lo tanto más duro. Luego de hacer el revenido, se eliminan las

tensiones y el material sea uniforme, es por eso que baja la dureza


Dureza después del Revenido

5. CONCLUSIONES: Por medio de Tratamientos Termoquímicos se pueden alterar las

propiedades químicas del material esencialmente del acero. A lo largo de este tema hemos podido observar que el objetivo

que se persigue con los tratamientos es el mejorar las propiedades

de las piezas metálicas, mediante la modificación de su estructura

interna o superficial para soportar las condiciones del trabajo, así

como prolongar la vida y seguridad de funcionamiento

6. ACTIVIDADES ENCARGADAS

1. ¿Qué se entiende por ferrita, austenita, perlita y martensita?

La ferrita o hierro-α (alfa): es una de las estructuras cristalinas del

hierro. Cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y

tiene propiedades magnéticas. Se emplea en la fabricación de imanes

permanentes aleados con cobalto y bario, en núcleos de inductancias

y transformadores con níquel, zinc o manganeso, ya que en ellos

quedan eliminadas prácticamente las Corrientes de Foucault.

La austenita: también conocida como acero gamma (γ) es una

forma de ordenamiento específica de los átomos de hierro y carbono.

Esta es la forma estable del hierro puro a temperaturas que oscilan

entre los 900ºC a 1400ºC. Está formado por una disolución sólida del

carbono en hierro, lo que supone un porcentaje máximo de C del

2,11%


ACERO 1020

−d1=216 - d2=216

d prom=216 x 0.004=0.864 mm

HV =1.8544 x100

(0.864)2=248.41

ACERO 1040

−d1=209 −d2=204

d prom=206 x 0.004=0.826 mm

HV =1.8544 x100

(0.826)2=271.79


Perlita: a la microestructura formada por capas o láminas alternas de

las dos fases (α y cementita) durante el enfriamiento lento de un

acero a temperatura eutectoide.

Martensita: es el nombre que recibe la fase cristalina BCC, en

aleaciones ferrosas. Dicha fase se genera a partir de una

transformación de fases sin difusión, a una velocidad que es muy

cercana a la velocidad del sonido en el material.

Por extensión se denominan martensitas todas las fases que se

producen a raíz de una transformación sin difusión de materiales

metálicos.

2. Listar los procedimientos de tratamiento térmico de los aceros.

1. Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.

2. Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

3. Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.



4. Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

3. ¿Por qué se someten las piezas a un tratamiento de eliminación

de tensiones?

Para evitar que las tensiones (deformaciones) que sufrió el material

durante los procesos térmicos regrese a su estado normal o parecido

a este

5. ¿Qué importancia tiene la velocidad de enfriamiento en un

tratamiento térmico?

Normalmente la velocidad de enfriamiento en un mismo tratamiento

no influye demasiado en las propiedades finales del acero, siempre

que se haga razonablemente lento.

6. ¿De qué forma puede conseguirse el endurecimiento superficial?

El endurecimiento superficial del acero se puede conseguir,

fundamentalmente, mediante dos procedimientos: modificando la

composición química de la superficie mediante la difusión de algún

elemento químico (carbono, nitrógeno, azufre, etc.) en cuyo caso se

le conoce como tratamiento termoquímico o modificando sólo la

microestructura de la superficie por tratamiento térmico,

conociéndose entonces como tratamiento superficial.

7. ¿Cuál es la diferencia entre endurecimiento superficial y temple a fondo?

TEMPLE A FONDO



El tratamiento de temple consiste en austenitizar (calentamiento a

fondo y mantenimiento a una temperatura Ac1 o Ac3 - temperatura

de austerización - con el ánimo de formar austenita) y enfriar una

pieza a una velocidad tal que la dureza aumenta considerablemente

en zonas más o menos grandes de la sección transversal debido a la

formación de martensita.

ENDURECIMINETO SUPERFICIAL

Los procesos de endurecimiento superficial tienen como objetivo

principal el obtener una superficie dura y resistente al desgaste,

manteniendo al mismo tiempo un núcleo suave y tenaz.

8. ¿Para qué sirve el revenido?

Como sabemos el revenido es el tratamiento térmico efectuado sobre

un producto templado con el fin de obtener modificaciones que le

confiera las características de empleo deseadas.

El objetivo del revenido es mejorar la tenacidad de los aceros

templados, a costa de disminuir la dureza, la resistencia mecánica y

su límite elástico. En el revenido se consigue también eliminar, o por

lo menos disminuir, las tensiones internas del material producidas a

consecuencia del temple.

9. ¿Qué importancia tienen los colores en el revenido?

Es importante porque las temperaturas del revenido, se pueden medir aproximadamente por medio del color. Cuando las piezas que se revienen, están pulidas, se forma en la superficie una fina capa de óxido que va coloreándose según la temperatura.



Las temperaturas de revenido las proporciona el fabricante de aceros aleados.

10.¿Qué tipo de aceros son adecuados para la nitruración?

Un buen acero para nitrurar es el que contiene:

0.30-0.38 % de carbono.

1.35-1.65 % de cromo.

0.4-0.6 % de molibdeno.

0.75-1.1 % de aluminio.

7. RECOMENDACIONES

Deben ser tomadas en cuenta tanto la temperatura de enfriamiento como la de calentamiento y de igual forma los medios en lo que se efectúen los tratamientos como tales.

Calentar la herramienta lentamente hasta conseguir un calentamiento uniforme en toda su masa y luego apurar el calentamiento hasta llegar a la temperatura requerida.

No sobrecalentar el acero. No enviar mucho aire. No dejar en el fuego más tiempo del necesario. Calentar toda la masa, no solo la superficie.

Si no se toman estas precauciones se producen los siguientes defectos:

El acero resulta quemado y por lo tanto inutilizado. Calidad inferior por dilatación y contracción irregular. Temple irregular en general, partes blandas y partes duras. Roturas, debido a la contracción desigual



8. ANEXOS Lijado:

Medición de Dureza

Aceros son puestos en el Horno



Aceros enfriados en Agua y Aceite

Otra vez Lijado y una nueva medición de Dureza

Aceros sometidos nuevamente al horno, y luego enfriados a T° ambiente



Finalmente se realiza una última medición de dureza



9. BIBLIOGRAFÍA Ciencia e Ingeniería de Materiales, William F. Smith

Ciencia e Ingeniería de Materiales, Askeland


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