TEMA 14 Tratamientos termicos (1)

8/8/2019 TEMA 14 Tratamientos termicos (1)

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TEMA 14. TRATAMIENTOSTRMICOS DE LOS ACEROS


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CURVAS TTT

Qu son?Las curvas TTT (temperatura, tiempo, transformacin) sellaman tambin curvas de las S o diagramas detransformacin isotrmicas de la austenitaExisten para una composicin y un tamao de grano dados

Sealan, para cada temperatura, el tiempo necesario paraque se inicie y se complete la transformacin isotrmica de

la austenita en otros microconstituyentes


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CURVAS TTT

s

Obte ci de a c rva TTT (abaj )a partir del % de tra sf rmaci ef ci del tiemp (arriba)


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CURVAS TTT

s

Tra sf rmaciis trmica dea ste ita e perlita


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CURVAS TTT

mt d metal grfic mt d dilat mtric

Obte ciSe emplean principalmente dos mtodos:


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CURVAS TTT

icroconstituyentes fuer el equili rio

Perlita

SorbitaTroostita

Bainita

Martensita


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CURVAS TTT

Micr c stit e tes f era del e ilibri : S rbita

Se obtiene por enfriamiento continuo o por transformacin

isotrmica de la austenita en la zona de 650 a 600 CRm = 88 z 140 kg/mm2; 250 z 400 HB; A = 10 z 20 %

S rbita v 500


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CURVAS TTT

Micr c stit e tes f era del e ilibri : Tr stita

Se obtiene por enfriamiento continuo o por transformacin

isotrmica de la austenita en la zona de 600 a 500 CRm = 140 z 175 kg/mm2; 400 z 500 HB; A = 5 z 10 %

Tr stita v 1000


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CURVAS TTT

Micr c stit e tes f era del e ilibri : Bai ita

Se obtiene por transformacin isotrmica de la austenita en

la zona de 500 a 225 C. Hay dos tipos: Superior: aspecto arborescente, formada a 500 z 450 C Inferior: aspecto acicular, formada a 450 z 225 C

Bai ita i feri r bte ida p r tra sf rmaci is trmica dela a ste ita a 290 C (f d bla c de marte sita) v 2500


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CURVAS TTT

Micr c stit e tes f era del e ilibri : Marte sita

Se obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde alta

temperatura (constituyente tpico de los aceros templados)Sus propiedades varan con su composicin, aumentado sudureza, resistencia y fragilidad con el contenido en carbono:Rm = 170 z 250 kg/mm2; 50 z 68 HRC; A = 0,5 z 2,5 %Aspecto acicular (agujas en zigzag, con ngulos de 60)

Cristaliza en el sistema tetragonalLa transformacin de austenita en martensita dependeexclusivamente de la temperatura p las lneas de las curvasTTT que marcan el avance de la formacin de martensitason horizontales


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CURVAS TTT

Ag jas de marte sitas bre f d bla c dea ste ita rete idav 1220

Celdilla idad tetrag alce trada e el c erp


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CURVAS TTT

C rva TTT de acer hip e tect ide: sei dica las l eas h riz tales e marcael ava ce de la f rmaci de marte sita

Ms = 500 - 350(%C) - 40(%M ) -35(%V) - 20(%Cr) -17(%Ni) -10(%C ) - 10(%M ) - 5(%W) +15(%C ) + 30(%Al)


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CURVAS TTT

F ctores que influyen en l s cur s TTT

Composicin: la adicin de elementos de aleacin tiende a

retardar las transformaciones: Elementos que forman carburos (Cr, Mo): actan ms

intensamente en las regiones perlticas que en las baincasformndose dos narices

Elementos que forman solucin slida con la austenita(Mn): retrasan todas las transformaciones

Tamao de grano: al aumentar se retrasa el inicio y fin de lastransformaciones


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CURVAS TTT

act res e i fl e e las c rvas TTT

I fl e cia de la c mp sici


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CURVAS TTT

act res e i fl ee las c rvas TTT

I fl e cia del tama de gra


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DIAGRAMAS ENFRIAMIENTOCONTINUO

DesplazamientoTiempos mayores y

Temperaturas msbajas


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DIAGRAMAS ENFRIAMIENTOCONTINUO PRACTICOS


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TRATAMIENTOS TRMICOS

Combinacin de operaciones de calentamiento y enfriamiento

Aplicadas a metales o aleaciones en estado slido

Para inducir cambios microestructurales por transformacionesde fase

Con el objeto de alterar sus caractersticas y propiedades

Tratamientos trmicos: slo se ve afectada la microestructuradel material y no su composicin qumica: recocido,normalizado, temple, revenido, etc.

Tratamientos termoqumicos: afectan tanto a la microestructuracomo a la composicin qumica del material: cementacin,

nitruracin, cianuracin, carbonitruracin, etc.

L s tratamie t s trmic s p ede clasificarse e d s gr p s:


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Tratamie t s trmic s

Tratamie t strmic s

Tra sf rmacide la a ste ita

Tra sf rmacide la marte sita

E friamie t s

c ti s

Tratamie t sis trmic s

A stemperi g

Martemperi g

Rec cid is trmic

Rec cid

Temple

N rmalizad

Reve id


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Tratamie t s trmic s

Elevar la dureza y resistencia mecnica

Reducir la dureza para mejorar la maquinabilidad o la tenacidadEliminar tensiones

Homogeneizacin de la estructura

Mejorar la resistencia a la corrosin

Modificar el comportamiento elctrico o magntico


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TT / Tra sf rmaci de la a ste ita / tratamie t is trmic

RECOCIDO ISOTRMICO

Se calienta por encima de la T crtica superior o inferiorSe enfra rpidamente hasta la T de tratamiento: 600 z 700 C

Mantenimiento hasta que se complete la transformacin de laaustenita

Se utiliza para ablandar el aceroPermite ahorro de tiempo


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AUSTEMPERING

Se calienta por encima de la T crticaSe enfra hasta una temperatura entre 450 C y Ms

Se mantiene a esa T hasta que toda la austenita se transformaen bainita

La estructura baintica proporciona mayor tenacidad que lacorrespondiente a piezas templadas y revenidas con igualdureza


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MARTEMPERING

Se calienta por encima de la T crticaSe enfra hasta una T entre 200 y 300 C pero superior a Ms

Se mantiene el tiempo suficiente para homogeneizar la T entoda la pieza pero sin que se inicie la transformacin

Se enfra al aireSe obtiene una estructura martenstica con poco tensionada


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TT / Tra sf rmaci de la a ste ita / e friamie t c ti

RECOCIDO

Calentamiento a T adecuada seguido de enfriamiento lentoSus principales objetivos son ablandar el acero, regenerar suestructura o reducir tensiones internas

Hay tres grupos:

Recocidos de austenizacin completa Recocidos de austenizacin incompleta Recocidos subcrticos


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RECOCIDO

Austenizacin completa: Recocido de homogeneizacin

Elimi aci de heter ge eidades micas Cale tamie t 200 C p r e cima de la T crtica s peri r E friamie t e h r

Recocido de regeneracin Afi del tama de gra Cale tamie t 50 C p r e cima de la T crtica s peri r E friamie t e h r


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RECOCIDO

Austenizacin incompleta: Sobre aceros hipereutectoides para ablandarlos y mejorar su

maquinabilidad Calentamientos prolongados entre las Tas crticas superior e

inferior seguidos de enfriamientos lentos La cementita adopta forma globular en una matriz de ferrita


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RECOCIDO

Subcrticos: calentamiento a T inferior a la crtica inferior Recocido de ablandamiento

Dismi ci de d reza de f rma rpida barata E friamie t al aire

Recocido contra acritud

A me t de la d ctilidad de acer s def rmad s e fr E friamie t al aire

Recocido subcrtico globular E acer s al carb de baja aleaci Dismi ci de d reza (f rmaci de estr ct ra gl b lar) E friamie t e h r


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NORMALIZADO

Da al acero unas propiedades normales para su composicinEliminacin de tensiones internas, tamao de grano uniforme,modificacin la estructura de bruto de colada

Calentamiento a una T 50 z 70 C por encima de la crticasuperior

Enfriamiento en aire tranquilo

Para aceros de construccin al carbono o de baja aleacin


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TEMPLE

Busca endurecer y aumentar la resistencia mecnicaCalentamiento a T ligeramente mayor que la crtica superior

Velocidad de enfriamiento superior a la crtica de temple

El microconstituyente obtenido es la martensita, pudiendoquedar austenita retenida.


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TEMPLE

Factores que influyen:Composicin qumica y tamao de grano. Un aumento deltamao de grano o del porcentaje de elementos de aleacinreduce la velocidad crtica de temple

Temperatura de austenizacin: Aceros hipoeutectoides: T superior a la crtica superior Aceros hipereutectoides: austenizacin incompleta y por

tanto presencia de cementita residual


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TEMPLE

Factores que influyen:Tiempo de calentamiento

Velocidad de enfriamiento Forma y dimensiones de las piezas Conductividad trmica del acero Medio empleado para el enfriamiento

Ag a Aceite Sales Aire


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TEMPLE

Defectos originados:Oxidaciones y descarburaciones

Exceso de fragilidad. Si el calentamiento se hace a elevadatemperatura aumentando as el tamao de grano

Falta de dureza. Si la velocidad de enfriamiento es demasiadobaja o si han existido descarburaciones

Deformaciones. Si aparecen apreciables diferencias de Tas endiferentes zonas durante el calentamiento o el enfriamiento

Grietas. Si se dan grandes variaciones de volumen


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TEMPLETipos:

Temple total

Martempering

Temples interrumpidos

Tratamiento subcero

Templabilidad

Es la penetracin en la pieza del tratamiento de temple

Depende de los elementos de aleacin y del tamao de grano


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TEMPLE. Ensayo Jominy

Se utiliza para determinar la templabilidad de un acero

Procedimiento: Mantenimiento de la probeta a T de austenizacin 30 min Enfriamiento de la base inferior de la probeta con un chorro

de agua (10 min) Se planean dos generatrices a 180 Se miden durezas en la lnea central de la superficie plana

cada 1/16t Ordenadas durezas HRC; abscisas distancias a la base inferior


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I stalaci para el temple dela pr beta J mi

rma de bte er la c rva J mi

La templabilidad ser mayorcuanto menor sea la disminucinde dureza al ir aumentando aldistancia a la base inferior

La mxima dureza se consigue enel extremo enfriado con agua


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TT / Tra sf rmaci de la marte sita REVENIDO

Se efecta con posterioridad al temple para modificar los

efectos de ste.Disminuye la dureza, la resistencia y las tensiones internas

Incrementa la tenacidad, la ductilidad y la resiliencia

Calentamiento a una T ms baja que la crtica inferior y

enfriamiento generalmente al aire


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REVENIDO. Etapas


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Cambios microestructurales

Durante el proceso de revenido ocurren cambiomicroestructurales debidos a reacciones en estado slido.Las ms importantes son:

Segregacin de tomos de C Precipitacin de carburos Descomposicin de la austenita retenida Recuperacin y recristalizacin de la matriz ferrtica No todas estas reacciones ocurren a la misma temperatura

y en el mismo perodo de tiempo. Muchas de ellas sucedensimultneamente, esto determina que las microestructurasresultantes sean muy complejas.


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Cambios Microestructurales

Precipitacin de carburos

En aceros al carbono se han identificado tres tipos de carburos que difieren en composicin

qumica y estructura cristalina.1. En revenidos entre 100 y 200C, en aceros sobre 0,2%C, se produce precipitacin decarburo e, (composicin Fe2-3C, con una estructura cristalina HCP), el cual es metaestabley se disuelve a altas temperaturas. Los carburos e se caracterizan por ser finos y muypequeos, por lo cual es necesario mucho aumento para observarlos, adems precipitansegn ciertos planos cristalogrficos especficos figura a Es importante destacar el hechoque en aceros de bajo carbono, menos de 0,2% de C, estos carburos no precipitan.

2. Para revenidos entre 250 y 700C, precipita cementita, (composicin Fe3C y estructuracristalina ortorrmbica), Figura (b). En un comienzo y con revenidos a menores

temperaturas, 200 a 300C, la cementita aparece en forma de agujas, en cambio, pararevenidos a mayores temperaturas, entre 400 y 700C, las partculas de cementita crecenpor coalescencia y toman forma esfrica. Si el tiempo de revenido se prolonga mucho loscarburos crecen demasiado y se pierde completamente la dureza del temple, se obtiene deesta forma una matriz de ferrita con partculas gruesas de cementita, llamada esferoidita,

Figura (c).


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Cambios Microestructurales

Descomposicin de la austenita retenida

En aceros de ms de 0,4%C al templar a temperatura ambiente queda austenita retenida,

El revenido a temperaturas entre 200 y 300C produce transformacin de esta austenita enbainita, esto explica el aumento de dureza en aceros de alto C para revenidos de bajatemperatura, debido a que la bainita es ms dura que la austenita. Sobre 350C la prdida

de dureza es causada tambin por un efecto de recristalizacin.


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TT / Tra sf rmaci de la marte sita

REVENIDO. Fragilidad del revenido

Fragilidad del revenido en la zona de 250 C a 400 C. Ladisminucin de tenacidad se debe a la pelcula de cementita queenvuelve las agujas de martensita

Fragilidad de Krupp. Tpica de aceros al Cr-Ni cuando elrevenido se efecta entre los 450 C y 550 C. Para evitarla se

aade Mo (0,15 % z 0,50 %)


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Tratamie t s term mic s

CEMENTACIN

Procedimiento de endurecimiento superficialSe aplica sobre aceros de 0,08 z 0,25 % C

Aumento del contenido en carbono de la superficie de la piezarodendola de un medio rico en C a alta T (850 C z 1000 C)

Posteriormente la pieza se templa y se reviene quedando conalta dureza superficial

Se emplean cementantes slidos, lquidos o gaseosos


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NITRURACINPor absorcin de nitrgeno se alcanzan extraordinarias dureza(1100 a 650 Vickers) en las superficies de las piezas

Sobre aceros de 0,2 z 0,6 % C aleados con Al, Cr, Mo y VEn primer lugar las piezas se someten a temple y revenido

A continuacin se nitruran haciendo pasar amoniaco a 500 C

Posteriormente el enfriamiento se hace al aire p ausencia dedeformacionesEl mecanismo de endurecimiento se asocia a al formacin denitruros que originan una fuerte deformacin de la red cristalina

Puede presentarse descarburacin superficial


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CIANURACIN

Endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero

Se utilizan baos con cianuro, carbonato y cianato sdicoTas de 760 a 950 C

CARBONITRURACINEndurecimiento superficial basado en la accin del nitrgeno ydel carbono

Las piezas se calientan a 850C en una atmsfera que cede C y N

Posteriormente las piezas se templan y revienen

El N absorbido reduce la velocidad crtica de temple del acero


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SULFINIZACIN

Aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufreEl S se incorpora al metal por calentamiento a baja T (565 C)en un bao de sales

TEMA 14 Tratamientos termicos (1)

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