Resumen tratamientos térmicos

Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniería

Escuela de Metalúrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Física II

Resumen- Tratamientos Térmicos

Preparador(a): Guacare O. Lorena

TRATAMIENTO TÉRMICOS

Tienen por objeto mejorar las

propiedades y características de los aceros y

consisten en calentar y mantener por un

periodo de tiempo las piezas y/o herramientas

de acero u otra aleación a temperaturas

adecuadas y enfriarlos a condiciones

convenientes. De esta forma se modifica la

estructura microscópica (descomposición de

la fase austenítica), bien sea por

transformaciones físicas como en cambios en

la composición química (en ocasiones).

CLASIFICACIÓN DE TRATAMIENTOS

TÉRMICOS

En la figura N° 1 puede observar la

clasificación de los tratamientos térmicos

(T.T).

Figura 1. Clasificación de Tratamientos Térmicos

EL DIAGRAMA TTT

Describe las transformaciones en

condiciones de no equilibrio y son llevadas a

cabo a temperatura constante. Se le denomina

también curvas tipo S.

T.T

Sin cambio de composición

Recocido

Normalizado

Temple

Revenido

Austempering

Martempering

Con cambios de composición

Cementación

Cianuro

Carbonitraración

Nitruración

TIEMPO Y TEMPERATURA: Son los

factores que hay que fijar de antemano

basados en:

Composición.

Forma geométrica.

Tamaño de la pieza.

Características finales a obtener.





Los mismos permiten estudiar la

transformación isotérmica de los aceros

provenientes de la zona austenítica

correspondiente al diagrama de fase de la

aleación. Siendo su principal importancia, la

predicción del tipo de producto y el tiempo

teórico que tardará en formase.

Las transformaciones pueden ser:

(a). Isotérmicos: Por inmersión

de baño de sales fundidas

(b). Enfriamiento continuo:

Enfriamiento dentro del

horno, aire, en agua, etc.

CARACTERÍSTICAS DEL DIAGRAMA:

En la LÍNEA MS, la transformación

es independiente del tiempo, por tanto sólo es

función de la temperatura a la cual el acero es

enfriado rápidamente de manera brusca

(templado). Dicha transformaciones son de

tipo atérmicas; es decir, son adifusionales.

Otra característica es la llamada

NARIZ PERLÍTICA Y/O BAÍNITICA, la

cual nos define la velocidad crítica de temple;

es decir mínima velocidad para alcanzar una

transformación de 100% Martensita sin haber

sometido el material a ninguna otra

formación de fase de carácter difusional.

También se le conoce como el valor mínimo

de tiempo de retardo o período de incubación

necesario.

La LINEA DISCONTINUA, en la

curva tipo S representa el 50% de la

transformación difusional.

MEDIOS DE ENFRIAMIENTO

La velocidad real de enfriamiento

obtenida durante el tratamiento térmico

determina la estructura obtenida, los valores

de dureza y la resistencia mecánica del

componente sometido al tratamiento.

Experimentalmente, se puede determinar la

velocidad de enfriamiento real a una

determinada temperatura, conocida la curva

de enfriamiento, trazando la tangente a la

curva en el punto correspondiente a dicha

temperatura y midiendo su pendiente. Cuanto

más se aproxime dicha tangente a la

horizontal, menor será la velocidad de

enfriamiento. Son muchos los factores que

influyen en la velocidad real de enfriamiento,

pero el más importante de ellos es el medio

de enfriamiento empleado.

En función de la severidad del

enfriamiento (de mayor a menor) los medios

más utilizados son:

1. Solución Acuosa con 10% de Cloruro

de Sodio (salmuera).

2. Agua Corriente.

3. Sales Líquidas o fundidas.

4. Soluciones Acuosas de Aceites

Sulfonados.

5. Aceite.

6. Aire.





Figura 2. Diagrama Hierro Carbono





Figura 3. Diagrama TTT de un acero hipoeutectoide con 0,6 %C.

En la figura 2, se muestra un

diagrama de hierro carbono detallado con los

nombres de las fases y líneas de temperaturas

críticas.

En la figura 3, puede observar un

diagrama TTT que pertenece a un acero

hipoeutectoide con un contenido de carbono

del 0,6% y 1,88% de manganeso. Así mismo,

en el diagrama se representan distintas

trayectorias teóricas de algunos de los

tratamientos térmicos más comunes

empleados en la industria.

Considere además que por cada tipo

de acero hay un diagrama TTT que le

corresponde, debido a que las curvas tipo S

depende de la composición de la aleación; es

decir las curvas de transformación se

desplazarán a la izquierda, derecha, hacia

arriba y/o hacia abajo según sea el tipo de

elemento aleante.

Los elementos aleantes pueden ser:

(a). Gammágenos: Estabiliza la

fase gamma (En aceros en la

austenita)

(b). Alfágenos: Estabiliza la fase de

alfa (En aceros se refiere a la

ferrita alfa)

(c). Carburígenos: elementos que

forman carburos.





FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE

LAS CURVAS TTT

Los elementos gammágenos en el

acero, bajan las temperaturas de

transformación A3 y Ae, con lo cual

disminuyen las temperaturas de las

transformaciones perlíticas. Además el Mn y

el Ni retrasan la nariz perlítica.

Los elementos formadores carburo

tales como Co, V, Cr, etc., retrasan más la

formación de la perlita que la de bainita, ya

que se afecta la nucleación de la cementita.

Los elementos como el Boro en contenidos

que oscilen de 0,0005-0,003% induce el

retraso de la transformación proeutectoide y

zona perlítica de una manera muy notable.

INFLUENCIA DEL TAMAÑO DE GRANO

AUSTENITICO: Para una misma

composición química, las transformaciones

de la austenita por nucleación y crecimiento

se iniciaran más tarde mientras más grande

sea el tamaño de grano austenítico. En cuanto

se refiere a la transformación de la

Martensita, está se retardará a medida que el

grano sea más fino.

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA DE

AUSTENIZACIÓN: A temperaturas más

elevadas, mayor será la homogenización de la

fase austenítica y por ello también se retrasan

las transformaciones perlíticas y bainíticas.

Con relación a la formación Martensítica, el

aumento de Taustenización se traduce en una

disminución de la temperatura de Ms (inicio

de formación de Martensita); lo que

claramente para aceros de alta aleación es

debido a: 1) La disolución progresiva de los

carburos y 2) Efecto inhibidor de los

elementos que mantienen el grano fino.

Es importante mantener

presente que siempre va existir

cierta cantidad de austenita

retenida; es decir austenita sin

transformación.





TRATAMIENTOS TÉRMICO SIN

CAMBIO DE COMPOSICIÓN

QUÍMICA.

(a). RECOCIDO: En este T.T., se

ablanda el acero, regenerando la

estructura o eliminando tensiones

internas.

Fases del recocido:

i) Recuperación

ii) Recristalización

iii) Crecimiento de grano

El objetivo:

a. Ablandar y afinar el grano.

b. Aumentar la plasticidad.

c. Incrementar la ductilidad y

tenacidad.

Tipo de Recocido

I. Completo:

Mejora Maquinabilidad,

propiedades eléctricas,

magnéticas y afina el grano.

II. Globulización:

Se realiza a Temp. Intermedias

entre la A1 y A3, y resulta una

menor dureza. Con este se logra

que el carburo de Fe adopte la

forma de partículas redondas.

III. Alivio de Tensión:

También se le conoce como

subcrítico, se aplica luego de un

mecanizado o proceso en frío,

realizado por debajo de la línea

crítica inferior (538 °C – 648

°C), puede dejarse enfriar al aire

pues la velocidad de

enfriamiento no tiene mucha

importancia.

IV. Contra Acritud:

Se aplica después que los

materiales han sido deformados

en frío, ablandándose debido a la

recristalización inducida lo que

genera una elevada ductilidad.

V. Parcial o Intercrítico:

Se emplea para hipoeutectoides.

Se aplica a Temperaturas

Intermedias a las críticas lo cual

imposibilita la descomposición

de la ferrita libre de exceso e

Variables

Estructura Previa

Tiempo de Aust.

TaustenizaiónTtransformación

Homogeneidad





impide por ende la modificación

de la estructura.

(b). NORMALIZADO: Consiste en

calentar el acero a una temperatura

por encima de las críticas,

generalmente a unos 50 °C por

encima de la línea crítica superior y

se deja a enfriar al aire. El objetivo

es: 1) subsanar defectos provenientes

de procesos de elaboración o

conformado en caliente. 2) Preparar

la estructura para operaciones

tecnológicas siguientes como un

mecanizado o temple. 3) Tratamiento

térmico final, 4) Afina las laminillas

de cementita presentes en la perlita,

5) Puede de igual forma endurecer el

acero dependiendo del trabajo previo.

(c). TEMPLE: Es un tratamiento térmico

de enfriamiento rápido que dependerá

del tipo de acero a tratar. Este

enfriamiento genera tensiones

térmicas internas asociadas al cambio

de red cristalina del acero, el cual

pasa de cúbica a tetragonal. Los

distintos medios de enfriamiento más

empleados fueron mencionados en

páginas anteriores.

Su finalidad es incrementar la

dureza y resistencia del acero, sin

embargo el material se hace más

frágil, y para recuperar parte de la

ductilidad de un acero templado se

requiere de la aplicación de un

revenido.

A medida que el temple penetra más

allá de la superficie de la pieza, la tensión

térmica sigue hacia el núcleo y en el cambio

volumétrico en la superficie cesa.

Después de culminar el temple, queda

en la superficie tensiones térmicas

remanentes de compresión y en el núcleo

tensiones de tracción. Por otro lado, las

tensiones estructurales producidas varían en

orden inverso con respecto a las térmicas; es

decir en el núcleo hay tensiones de

compresión y en la superficie de tracción.

Son estas tensiones estructurales las

que deben disminuirse con tratamientos

térmicos como el revenido porque suele

causar agrietamientos, fisuras y disminuyen

la resistencia a la fatiga del acero.

Variables

Tiempo de Aust.

Taustenizaión

Medio donde se

aplica

Composición

del acero

(%Carbono)





(d). REVENIDO: Se distingue del

temple básicamente de la temperatura

máxima y de la velocidad de

enfriamiento.

(e). AUSTEMPERING: Es un temple

Bainítico. Consiste en calentar en el

acero y luego enfriar en baños de

sales para mantener constante la

temperatura.

Se obtiene mejor estricción,

resiliencia y plegado, se mejora la

resistencia al impacto en

comparación con lo obtenido en el

temple. Con este T.T se evita las

deformaciones y peligrosas grietas

superficiales.

(f). MARTEMPERING: Es un temple

por etapas, donde el primer

enfriamiento se realiza sumergiendo

las piezas en un baño de sal durante

un tiempo conveniente para que la

temperatura se distribuya

uniformemente en todas partes, luego

se extrae del baño y se completa el

enfriamiento en un medio cualquiera

(Véase los diferentes tipos de medios

en la pág. 2).

Hay que tener en cuenta que el

tiempo en el baño de sal no debe ser

excesivo ya que se puede estar

generando temple Bainítico.

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