Resumen tratamientos térmicos

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  1. 1. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena TRATAMIENTO TRMICOS Tienen por objeto mejorar las propiedades y caractersticas de los aceros y consisten en calentar y mantener por un periodo de tiempo las piezas y/o herramientas de acero u otra aleacin a temperaturas adecuadas y enfriarlos a condiciones convenientes. De esta forma se modifica la estructura microscpica (descomposicin de la fase austentica), bien sea por transformaciones fsicas como en cambios en la composicin qumica (en ocasiones). CLASIFICACIN DE TRATAMIENTOS TRMICOS En la figura N 1 puede observar la clasificacin de los tratamientos trmicos (T.T). Figura 1. Clasificacin de Tratamientos Trmicos EL DIAGRAMA TTT Describe las transformaciones en condiciones de no equilibrio y son llevadas a cabo a temperatura constante. Se le denomina tambin curvas tipo S. T.T Sin cambio de composicin Recocido Normalizado Temple Revenido Austempering Martempering Con cambios de composicin Cementacin Cianuro Carbonitraracin Nitruracin TIEMPO Y TEMPERATURA: Son los factores que hay que fijar de antemano basados en: Composicin. Forma geomtrica. Tamao de la pieza. Caractersticas finales a obtener.
  2. 2. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena Los mismos permiten estudiar la transformacin isotrmica de los aceros provenientes de la zona austentica correspondiente al diagrama de fase de la aleacin. Siendo su principal importancia, la prediccin del tipo de producto y el tiempo terico que tardar en formase. Las transformaciones pueden ser: (a). Isotrmicos: Por inmersin de bao de sales fundidas (b). Enfriamiento continuo: Enfriamiento dentro del horno, aire, en agua, etc. CARACTERSTICAS DEL DIAGRAMA: En la LNEA MS, la transformacin es independiente del tiempo, por tanto slo es funcin de la temperatura a la cual el acero es enfriado rpidamente de manera brusca (templado). Dicha transformaciones son de tipo atrmicas; es decir, son adifusionales. Otra caracterstica es la llamada NARIZ PERLTICA Y/O BANITICA, la cual nos define la velocidad crtica de temple; es decir mnima velocidad para alcanzar una transformacin de 100% Martensita sin haber sometido el material a ninguna otra formacin de fase de carcter difusional. Tambin se le conoce como el valor mnimo de tiempo de retardo o perodo de incubacin necesario. La LINEA DISCONTINUA, en la curva tipo S representa el 50% de la transformacin difusional. MEDIOS DE ENFRIAMIENTO La velocidad real de enfriamiento obtenida durante el tratamiento trmico determina la estructura obtenida, los valores de dureza y la resistencia mecnica 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 ms se aproxime dicha tangente a la horizontal, menor ser la velocidad de enfriamiento. Son muchos los factores que influyen en la velocidad real de enfriamiento, pero el ms importante de ellos es el medio de enfriamiento empleado. En funcin de la severidad del enfriamiento (de mayor a menor) los medios ms utilizados son: 1. Solucin Acuosa con 10% de Cloruro de Sodio (salmuera). 2. Agua Corriente. 3. Sales Lquidas o fundidas. 4. Soluciones Acuosas de Aceites Sulfonados. 5. Aceite. 6. Aire.
  3. 3. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena Figura 2. Diagrama Hierro Carbono
  4. 4. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena 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 lneas de temperaturas crticas. 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. As mismo, en el diagrama se representan distintas trayectorias tericas de algunos de los tratamientos trmicos ms comunes empleados en la industria. Considere adems que por cada tipo de acero hay un diagrama TTT que le corresponde, debido a que las curvas tipo S depende de la composicin de la aleacin; es decir las curvas de transformacin se desplazarn a la izquierda, derecha, hacia arriba y/o hacia abajo segn sea el tipo de elemento aleante. Los elementos aleantes pueden ser: (a). Gammgenos: Estabiliza la fase gamma (En aceros en la austenita) (b). Alfgenos: Estabiliza la fase de alfa (En aceros se refiere a la ferrita alfa) (c). Carburgenos: elementos que forman carburos.
  5. 5. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LAS CURVAS TTT Los elementos gammgenos en el acero, bajan las temperaturas de transformacin A3 y Ae, con lo cual disminuyen las temperaturas de las transformaciones perlticas. Adems el Mn y el Ni retrasan la nariz perltica. Los elementos formadores carburo tales como Co, V, Cr, etc., retrasan ms la formacin de la perlita que la de bainita, ya que se afecta la nucleacin de la cementita. Los elementos como el Boro en contenidos que oscilen de 0,0005-0,003% induce el retraso de la transformacin proeutectoide y zona perltica de una manera muy notable. INFLUENCIA DEL TAMAO DE GRANO AUSTENITICO: Para una misma composicin qumica, las transformaciones de la austenita por nucleacin y crecimiento se iniciaran ms tarde mientras ms grande sea el tamao de grano austentico. En cuanto se refiere a la transformacin de la Martensita, est se retardar a medida que el grano sea ms fino. INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA DE AUSTENIZACIN: A temperaturas ms elevadas, mayor ser la homogenizacin de la fase austentica y por ello tambin se retrasan las transformaciones perlticas y bainticas. Con relacin a la formacin Martenstica, el aumento de Taustenizacin se traduce en una disminucin de la temperatura de Ms (inicio de formacin de Martensita); lo que claramente para aceros de alta aleacin es debido a: 1) La disolucin 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 transformacin.
  6. 6. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena TRATAMIENTOS TRMICO SIN CAMBIO DE COMPOSICIN QUMICA. (a). RECOCIDO: En este T.T., se ablanda el acero, regenerando la estructura o eliminando tensiones internas. Fases del recocido: i) Recuperacin ii) Recristalizacin 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 elctricas, magnticas y afina el grano. II. Globulizacin: 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 partculas redondas. III. Alivio de Tensin: Tambin se le conoce como subcrtico, se aplica luego de un mecanizado o proceso en fro, realizado por debajo de la lnea crtica inferior (538 C 648 C), puede dejarse enfriar al aire pues la velocidad de enfriamiento no tiene mucha importancia. IV. Contra Acritud: Se aplica despus que los materiales han sido deformados en fro, ablandndose debido a la recristalizacin inducida lo que genera una elevada ductilidad. V. Parcial o Intercrtico: Se emplea para hipoeutectoides. Se aplica a Temperaturas Intermedias a las crticas lo cual imposibilita la descomposicin de la ferrita libre de exceso e Variables Estructura Previa Tiempo de Aust. TaustenizainTtransformacin Homogeneidad
  7. 7. Universidad Central de Venezuela Facultad de Ingeniera Escuela de Metalrgica y Ciencia de los Materiales Metalurgia Fsica II Resumen- Tratamientos Trmicos Preparador(a): Guacare O. Lorena impide por ende la modificacin de la estructura. (b). NORMALIZADO: Consiste en calentar el acero a una temperatura por encima de las crticas, generalmente a unos 50 C por encima de la lnea crtica superior y se deja a enfriar al aire. El objetivo es: 1) subsanar defectos provenientes de procesos de elaboracin o conformado en caliente. 2) Preparar la estructura para operaciones tecnolgicas siguientes como un mecanizado o temple. 3) Tratamiento trmico 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 trmico de enfriamiento rpido que depender del tipo de acero a tratar. Este enfriamiento genera tensiones trmicas internas asociadas al cambio de red cristalina del acero, el cual pasa de cbica a tetragonal. Los distintos medios de enfriamiento ms empleados fueron mencionados en pginas anteriores. Su finalidad es incrementar la dureza y resistencia del acero, sin embargo el material se hace ms frgil, y para recuperar parte de la ductilidad de un acero templado se requiere de la aplicacin de un revenido. A medida que el temple penetra ms all de la superficie de la pieza, la tensin trmica sigue hacia el ncleo y en el cambio volumtrico en la superficie cesa. Despus de culminar el temple, queda en la superficie tensiones trmicas remanentes de compre