MATERIALES PARA LA INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales

Fabiola Pineda

TABLA DE CONTENIDOS

1. Deformación plástica

2. Transformaciones de la austenita

3. Tratamientos térmicos

1. Deformación plástica

Conformado de metales

1. Deformación plástica

Deformación plástica:

* Cambio irreversible en dimensiones y/o forma que experimenta un sólido, cuando las fuerzas que actúan sobre él dejan de hacerlo

* Requiere de la aplicación de esfuerzos el metal

* La deformación plástica puede ser realizada en frío (trabajo en frío) o caliente (trabajo en caliente)

1. Deformación plástica

Trabajo en frío:

Deformación plástica producida a T < 0,5 Tf

Consecuencias en propiedades mecánicas:* Incremento en esfuerzo de cedencia, UTS y dureza* Disminución en ductilidad

% reducción en frío % reducción en frío

1. Deformación plástica

1. Deformación plástica

Porcentaje de trabajo en frío

% CW = [(A0 - Af) / A0] x 100

1. Deformación plástica

Exceso de trabajo en frío - - - > ?Exceso de trabajo en frío - - - > ?

1. Deformación plástica

Exceso de trabajo en frío - - - > tratamiento térmico (RECOCIDO)

A1 A2

1. Deformación plástica

RECOCIDO

* Tratamiento térmico que alivia tensiones o esfuerzos residuales

* Presenta etapas en función de la temperatura: recuperación, recristalización y crecimiento granular

Deformación en frío

Recuperación Recristalización Crecimiento de grano

1. Deformación plástica

Trabajo en caliente:

Deformación plástica producida a T > 0,5 Tf

Durante el proceso el metal sufre un tratamiento térmico in-situ

Porcentaje de trabajo en caliente: % HW = [(A0 - Af) / A0] x 100

curvas S vs E para acero estructuralentre 24 y 650ºC

1. Deformación plástica

Diferencias entre trabajo en frío vs trabajo en caliente

Recuperación dinámica

ExD y recuperación dinámica

+

+

Estructura original

Estructura “nueva”

En caliente

Estructura deformada

Estructura original

En frío

ExD

2. Transformaciones de la austenita

T2 Transformación Perlítica (T1 a T2)

T3 Transformación Bainítica (T1 a T3)

T4 Transformación Martensítica (T1 a T4)

Tipos de Temple

T1

γFe3C

α

450

200

721

0,022 0,77

2. Transformaciones de la austenita

Microestructura de equilibrio en sistema Fe-C:

Austenita

Enfriamiento lento

Perlita ( α + Fe

3C)

2. Transformaciones de la austenita

2. Transformaciones de la austenita

Microestructura fuera del equilibrio en sistema Fe-C:

Austenita

Enfriamiento moderado

Bainita ( α + Fe

3C)

2. Transformaciones de la austenita

2. Transformaciones de la austenita

Bainita Superior

Bainita Inferior

Reacción Bainítica:

* Reacción que obedece a mecanismos de difusión a corta distancia

* Ocurre a temperaturas entre ferrita y martensita, leídas en diagrama TTT

* Morfología presenta nódulos de Fe3C

2. Transformaciones de la austenita

Microestructura fuera del equilibrio en sistema Fe-C:

Austenita

Enfriamiento rápido

Martensita ( α sobresaturada)

2. Transformaciones de la austenita

2. Transformaciones de la austenita

Reacción Martensítica:

* Transformación de estructura cristalina BCC a BCT * Mecanismo operante es adifusional, depende únicamente de la temperatura de temple* Composición química de martensita coincide con la austenita original* Temperatura de inicio y fin de transformación leídas en diagrama TTT* Morfología con listones o placas

Consecuencias de la presencia de martensita:i) Aumenta la resistencia mecánica y dureza del aceroii) Disminuye ductilidad y propiedades al impacto

2. Transformaciones de la austenita

Diagrama TTT

2. Transformaciones de la austenita

Diferencias entre propiedades mecánicas en microestructuras del acero

2. Transformaciones de la austenita

REVENIDO

* Tratamiento térmico para evitar la fragilización de la martensita

2. Transformaciones de la austenita

3. Tratamientos térmicos

A3

A1

Acm

3. Tratamientos térmicos

Tratamiento térmico:

Calentamiento de un metal (parte o pieza) a una temperatura T y un tiempo definido.

El calentamiento puede tener los siguientes propósitos :* Homogenización de la microestructura* Solubilización elementos aleantes* Transformaciones de fases* Alivio de tensiones

3. Tratamientos térmicos

Recocido (perlita gruesa):

* Proceso durante el cual los efectos del endurecimiento causados por trabajo en frío son eliminados o mermados (alivia tensiones o esfuerzos residuales)

* Proceso es impulsado por la energía acumulada por la deformación en frío

A3

A1Acm

* calentamiento a T = Σ (A3 + 15-40ºC ) para < 0,8%C

* calentamiento a T = Σ( A1 + 15-40ºC) para > 0,8%C

3. Tratamientos térmicos

Etapas del recocido:

* RecuperaciónAplicación de baja temperatura provoca movimiento de dislocaciones, propiedades mecánicas se conservan

* Recristalización Aplicación de mayor temperatura provoca nucleación y crecimiento de nuevos granos, disminución de dislocaciones por lo tanto baja la resistencia mecánica

* Crecimiento granularGranos crecen en función de la temperatura

3. Tratamientos térmicos

Temple (martensita):

* Homogeneización hasta fase gamma (sobre A1, A3 y Acm) y enfriamiento rápido para obtener martensita

3. Tratamientos térmicos

Revenido (martensita):

* Tratamiento térmico para evitar la fragilización de la martensita

A3

A1

Acm

calentamiento bajo A1, mantendiendo un tiempo definido y dejando enfriar hasta temperatura ambiente

3. Tratamientos térmicos

Normalizado :

* Tratamiento térmico para obtener microestructura específica (perlita fina)

* calentamiento a T = Σ(A3 + 55-85ºC), seguido de enfriamiento muy lento en horno

A3

A1

Acm

3. Tratamientos térmicos

Esferoidización :

* Tratamiento térmico para obtener microestructura específica (glóbulos de perlita)

* homogeneización bajo A1 hasta 700 °C por 24 horas

A3

A1

Acm

MATERIALES PARA LA INGENIERÍA

Departamento de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales

Fabiola Pineda