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5/26/2018 tratamiento.docx

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Resumen

En la prctica de tratamiento trmico de temple se sometieron las probetas a un procedimiento a

alta temperatura, aproximadamente de 800C, cuyo proceso tuvo una duracin de 30 minutos,

con el fin de transformar las propiedades de los metales, luego de culminarse el tiempo, se

procedi a extraer dichas probetas, las cuales una parte fue enfriada rpidamente en agua y otraen aceite, prximamente se procedi a devastar la probeta, con las lijas numero 300, 400 y 600, en

ese mismo orden, siguiendo el procedimiento aprendido en la prctica pasada, con el fin de

observar los cambios micro estructurales que sufri el acero 1020, se mido la dureza del acero

despus del tratamiento, con el durmetro universal, y luego procedimos a darle el devastado

final a la pieza, con la pulidora automtica, y seguidamente a observar la micro estructura, por

medio del microscopio metalografico.

Marco Terico

El Tratamiento Trmico De temple

Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento generalmente rpido para conseguir

dureza y resistencia mecnica del acero, Se realiza a temperaturas muy elevadas, de unos 1,250 C

cercanas a la del punto de fusin. Se enfra rpidamente para evitar impurezas, El medio de

enfriamiento ms adecuado son: aire aceite, agua, bao de plomo, bao de mercurio y bao de

sales fundidas.

El templar a un acero no se refiere que obtendr la mxima dureza que pueda lograr sino tambin

depende del contenido del carbn que tengala pieza.

Temple de precipitacin:

Este se utiliza principalmente en la aleaciones de aluminio, manganeso y cobre la dureza que

obtiene es por medio de un compuesto qumico que pone en tensin los cristales y los endurece,

este va obteniendo la dureza mediante se en fra por la precipitacin (aceleracin) qumico.

Se genera a travs de una sustancia ejemplo la cabeza de un cincel se hace con una sustancia que

lo hace ms resistente a golpes. El endurecimiento de esta tipo de material se va logrando con la

precipitacin de la sustancia.

Temple de martensitico:

Este se aplica en los aceros debe su nombre al duro obtenido en este temple que es el martensita

que consta de hierro alfa sobresaturado de carbono este distorsiona los cristales del hierro alfa y

los pone en tensin por eso los endurece.

El termino martensita se debe a que esta sobresaturado de carbn


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Tratamiento Temperatura C Medio de Enfriamiento

Forja 900/1200 Arena seca / Aire

Normalizado 870/930 Aire

Recocido 860/890 Horno / Aire

Cementacin 900/925 Horno / Aceite

Temple capa cementada 840/870 Aceite

Revenido capa cementada 150/200 Aire

Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros,

residen en la composicin qumica de la aleacin que la forma y el tipo de tratamiento trmico a

los que se les somete. Los tratamientos trmicos modifican la estructura cristalina que forman los

aceros sin variar la composicin qumica de losmismos. Por lo tanto las diferentes estructuras degrano pueden ser modificadas, obteniendo as aceros con nuevas propiedades mecnicas, pero

siempre manteniendo la composicin qumica. Estas propiedades varan de acuerdo al tratamiento

que se le d al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cmo se

enfra el mismo. La forma que tendr el grano y el micro constituyentes que compondrn al acero,

sabiendo la composicin qumica del mismo.

Factores de Importancia en un Tratamiento Trmico.

Es uno de los pasos principales para que pueda alcanzar las propiedades mecnicas para

las cuales esta creado.

La clave de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el

material, tanto en los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de

calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

A travs de los Tratamientos se modifican la constitucin del acero, variando el estado en

el que se encuentra el carbono, y el estado alotrpico del hierro.

Se modifica la estructura, variando el tamao de grano y el reparto de los constituyentes.

El estado mecnico queda afectado por las tensiones a las cuales son sometidos los

materiales luego de algunos TT, principalmente despus de un temple.

El Producto Slido se expone parcial o totalmente a ciclos Trmicos segn lo amerite la

ocasin.

Por medio de Tratamientos Termoqumicos se pueden alterar laspropiedades qumicas del

material esencialmente del acero.


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Deben ser tomadas en cuenta tanto la temperatura de enfriamiento como la de

calentamiento y de igual forma los medios en lo que se efecten los tratamientos como tales.

Otros factores que deben ser Considerados son: La composicin del Material, La Velocidad

de Calentamiento, duracin del Tratamiento.

Casi todos los tratamientos se llevan a cabo en hornos especiales, que pueden ser de tipo

continuo, con zonas a temperaturas diferentes por las que va pasando la pieza, o bien de tipo

discontinuo. El enfriamiento puede tener lugar dentro o fuera del horno.

El desarrollo de los tratamientos trmicos se desarrolla preferiblemente en tres fases

(calentamiento a temperatura mxima, permanencia a la temperatura mxima, enfriamiento

desde la temperatura mxima a la temperatura ambiente).

Tipos de tratamientos trmicos:

Para el desarrollo de los tratamientos trmicos se debe realizar un estudio del tipo de material y

su comportamiento determinando que tipo de aleacin presenta y as mismo la composicin

predominante en el mismo, lo cual le dar al proceso las condiciones de equilibrio necesario para

la obtencin efectiva de la estructura deseada.

Los distintos tratamientos trmicos pueden ser clasificados de acuerdo a:

Materiales Frricos

Aleaciones no Frricas

Materiales Frricas

La diferencia del enfriamiento de Temple en Agua y en Aceite.

La Estructura Metalografca no vara depropiedades qumicas del material esencialmente del

acero.

Deben ser tomadas en cuenta tanto la temperatura de enfriamiento como la de

calentamiento y de igual forma los medios en lo que se efecten los tratamientos como tales.

Otros factores que deben ser Considerados son: La composicin del Material, La Velocidad

de Calentamiento, duracin del Tratamiento.

Casi todos los tratamientos se llevan a cabo en hornos especiales, que pueden ser de tipo

continuo, con zonas a temperaturas diferentes por las que va pasando la pieza, o bien de tipo

discontinuo. El enfriamiento puede tener lugar dentro o fuera del horno.

El desarrollo de los tratamientos trmicos se desarrolla preferiblemente en tres fases

(calentamiento a temperatura mxima, permanencia a la temperatura mxima, enfriamiento

desde la temperatura mxima a la temperatura ambiente).


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Tipos de tratamientos trmicos:

Para el desarrollo de los tratamientos trmicos se debe realizar un estudio del tipo de material y

su comportamiento determinando que tipo de aleacin presenta y as mismo la composicin

predominante en el mismo, lo cual le dar al proceso las condiciones de equilibrio necesario para

la obtencin efectiva de la estructura deseada.

Los distintos tratamientos trmicos pueden ser clasificados de acuerdo a:

Materiales Frricos

Aleaciones no Frricas

Materiales Frricas

La diferencia del enfriamiento de Temple en Agua y en Aceite.

La Estructura Metalografca no vara deaspecto importante a sealar es que el uso de lassoluciones acuosas posibilitan variando su concentracin obtener diferentes velocidades de

enfriamiento, cuestin esta que no se puede lograr en el aceite y de esta forma ampliar ms su

campo de aplicacin.

El Acero 1020

Puede ser empleado en piezas que no estn sometidas a fuertes esfuerzos mecnicos,

Considerando la escasa penetracin de temple que tiene, generalmente se usa en estado

normalizado, Puede emplearse en estado templado y revenido para piezas de pequeo espesor,Puede ser cementado cuando se requieren en el ncleo propiedades mecanizas ms altas de las

que pueden obtenerse con el tipo 1015 en cuyo caso se aplican las mismas normas de

cementacin que las especificadas para este acero. Este acero puede utilizarse en estado

cementado, templado y revenido o simplemente en estado en frio (calibrado) con acritud. Para:

partes de vehculos y maquinaria con poco esfuerzo, cadenas de tractores, palancas de embrague,

uas, ejes de leva de autos, cuerpos de vlvulas, partes de motores de combustin interna en

estado endurecido donde la resistencia al ncleo no sea crtica.

Los hornos para el Tratamiento Trmico

Se utilizan para elevar la temperatura de los materiales, diseados para controlar perfectamente

los tiempos de calentamiento y las temperaturas a conseguir, Los fabricantes de hornos utilizan

diferentes sistemas de calentamiento, como quemadores a gas o resistencias elctricas. Los

sistemasde enfriamiento de las piezas pueden ser por conveccin natural o conveccin forzada.


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Materiales y Equipos

Horno trmico: Controlan los tiempos de calentado y las temperaturas en su interior

utilizados generalmente para someter a metales a altas temperaturas y modificar su estructura

mecnica.

Lijas 300, 400 y 600: son utilizadas para devastar el acero, y llevarlo a su forma ms

cristalina.

Acero 1020: Empleado en piezas que no estn sometidas a fuertes esfuerzos mecnicos,

Puede emplearse en estado templado y revenido para piezas de pequeo espesor, Puede ser

cementado cuando se requieren en el ncleo propiedades mecanizas ms altas de las que pueden

obtenerse

Durmetro Universal: Utilizado para medir la dureza de los metales, en tres tipos de

ensayos, la Vicker, Brinell y Rockwell.

Microscopio metalografico: utilizado pasa observar la estructura y micro estructura del los

metales.

Pulidora automtica: utilizada para darle el devastado final al metal llevndola a una forma

cristalina ptima para realizar la observacin de la estructura de dicho metal.

Resultados

Tratamiento Trmico De temple

Enfriamiento por agua

Tipo de acero Escala Carga Ensayo 1 Ensayo 2 Promedio

Acero 1020 HRA 60 71.1 82.0 76.5

MIcroestructura

Enfriamiento por aceite


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Acero 1020 HRA 60 64.0 61.7 62.8

Anlisis de Resultados

Dureza Rockwell Antes del tratamiento trmico

Tipo de aceroEscala Carga Ensayo 1 Ensayo 2 Promedio

Acero 1020 HRA 60 54.1 56.6 55.3

MIcroestructura

Dureza Rockwell despus del tratamiento trmico

Enfriamiento por agua


Acero 1020 HRA 60 71.1 82.0 76.5

MIcroestructura

Dureza Rockwell despus del tratamiento trmico

Enfriamiento por aceite


Acero 1020 HRA 60 64.0 61.7 62.8

Se ha observado en el estudio que la dureza despus del tratamiento que la dureza ascendi de

una manera notoria, lo que comprueba que el sometimiento de una pieza de acero a altas

temperatura puede cambiar drsticamente las propiedades mecnicas de un material, sin

embargo al hacer el clculo de dureza, con el durmetro universal se observo una pequea grieta


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al terminar la prueba, lo que evidencia que el enfriamiento drstico en la pieza causa tensiones,

que hacen la hacen ms frgil, adems de que su microestructura cambia en su totalidad.

Anexos

Duraza Rockwell en estado normal

Tipo de Acero

Escala Carga

Ensayo 1 Ensayo 2 Promedio

Acero 1020 HRA 60 54.1 56.6 55.3

Dureza Rockwell despus del Tratamiento Trmico De temple

Enfriamiento en agua

Tipo de Acero

Escala Carga


Acero 1020 HRA 60 71.1 82.0 76.5

Dureza Rockwell despus del Tratamiento Trmico De temple

Enfriamiento en aceite

Tipo de Acero

Escala Carga


Acero 1020 HRA 60 64.0 61.7 62.8


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l programa de formacin que cursamos Tcnico en Realizacin de Tratamientos Trmicos en

Productos Metlicos, se hizo especial nfasis en los componentes metlicos y los posibles

tratamientos trmicos que se le realizaran a cada uno de ellos.

Los metales o aleaciones que se utilizaran en el desarrollo del proyecto de construccin de una

vulcanizadora de siliconas para moldes de centrifugado de zamac, son aleaciones de hierro comoaceros SAE 1020 ,SAE 1045, SAE 4140 y fundicin gris clase 30, aleaciones de aluminio A356 y

aleaciones de cobre denominada industrialmente como bronce fosforado.

ACEROS PARA CONSTRUCCION Y MAQUINARIA

Aceros al carbono

En general, se puede decir que cualquier acero es tratable trmicamente, sin embargo, los aceros

al carbono con menos de 0,15%C se consideran no endurecibles por temple desde el estado

austentico. Los aceros al carbono con ms de 0,25% se pueden endurecer casi completamente

por templ. Cuando el carbono est entre 0,25 y 0,55% C, o sea en medio carbono, los aceros se

usan generalmente templados y revenidos. Se puede obtener un amplio intervalo de propiedades

con resistencias entre 220.000 psi y 110.000 psi o sea durezas entre 48 HRC y 20 HRC. Para este

rango de propiedades se usar tratamiento trmico y acero ordinario al carbono si:

1. La temperatura de servicio, menor de 260C, no es elevada.

2. La seccin recta es suficientemente delgada, menor de 13 mm de espesor, para que toda se

pueda hacer martenstica.

3. Se puede templar en agua pues no hay peligro de distorsiones o grietas.

A veces se requiere aumentar la resistencia al desgaste y en ese caso se puede usar el temple

localizado y los tratamientos termoqumicos.

Cementacin o carburacin del acero

El trmino carburacin es ms explcito que el de cementacin, empleado generalmente.


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El objetivo de la cementacin es crear una capa superficial rica en carbono, y de una dureza

elevada, en la superficie de la pieza de acero de bajo carbono.

Los aceros de cementacin contienen normalmente 0,25% de carbono como mximo. Su tenor d

carbono es a menudo inferior a 0,20% los contenidos mximos obtenidos en la superficie estn

entre 0,70 y 1,10%, de ellos 0,80% es el ms utilizado con una profundidad de capa entre 0,03mm.y 1.7 mm.

El proceso se hace calentando hasta el rango de temperatura austentico, manteniendo el acero

en contacto con el ambiente cementante para permitir que el carbono se difunda hasta una

profundidad satisfactoria, con enfriamiento lento y tratamiento trmico de temple posterior. El

agente carburante puede ser un gas, un slido o un bao de sales.

El contenido de carbono disminuye desde la superficie hacia el centro. Se obtiene, asi despus del

temple, una dureza superficial muy elevada, mientras que la zona central que contiene el bajo

carbono inicial se endurece poco y permanece tenaz.

Se entiende que la cementacin comprende dos operaciones sucesivas distintas, la carburacin

(cementar es enriquecer la capa superficial en carbono o sea en cementita) y el temple.

La cementacin

es utilizada en las piezas sometidas a un desgaste fuerte. La resistencia a la fatiga as como la

resistencia al desgaste se mejoran notablemente con ella.

El proceso de carburacin se compone de dos fenmenos simultneos, el primero, que es

independiente del tipo de cementante, es la transferencia de los tomos de carbono del

cementante a la superficie de la pieza.

El segundo fenmeno es la migracin de los tomos de carbono del la superficie al interior del

material que es un proceso de difusin. Esos dos fenmenos juegan papel esencial en la

determinacin de la velocidad de carburacin.

Tratamiento trmico del acero 1020

Recocido. Debe calentarse hasta 620C - 720C. A esta temperatura debe mantenerse 1 o 2 h por

cada 25 mm. de espesor. Luego debe enfriarse en el horno. Se obtiene as una dureza mxima de

111 Brinell.


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Normalizado.

Este acero se normaliza; se calienta hasta 880 - 920C, se mantiene entre, 30 mim. y 2 h hasta

homogeneizar la temperatura y se enfra en el aire tranquilo. Se obtiene as una dureza mxima de

131 Brinell.

Cementacin.

Debe calentarse hasta una temperatura entre 900C 930C, dependiendo de la velocidad de

difusin del carbono, se mantiene de 30 minutos a 12 Horas, segn la profundidad de capa

deseada y se enfra de acuerdo a la complejidad de la pieza, la composicin del acero.

Temple. Este tratamiento se puede realizar de diferentes formas.

Temple directo

enfra desde la temperatura de cementacin en agua o salmuera, se realiza para piezas sencillas.

Temple nico sin afinamiento del ncleo

se deja enfriar en aire tranquilo desde la temperatura de cementacin para aliviar las tensiones,

luego se calienta hasta la temperatura de austenizacin de la capa cementada 760C -800C y

segn el acero, se templa en agua o aceite.

Temple nico con afinamiento del ncleo

se deja enfriar en aire tranquilo desde la temperatura de cementacin para aliviar las tensiones, se

calienta hasta la temperatura de austenizacin del ncleo 900C - 930C, se enfra en agua o aceite

segn el tipo de acero, luego se calienta hasta la temperatura de austenizacin de la capa

cementada y se templa en el medio de enfriamiento adecuado.

Aplicaciones


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Este acero puede utilizarse en estado cementado, laminado en caliente o estirado en fro

(Calibrado). Se utiliza en elementos de maquinaria que requieran gran tenacidad junto con una

dureza no muy elevada.

Se usa principalmente para partes de vehculos y maquinaria, las cuales no estn sometidas a

grandes esfuerzos mecnicos como ejes, eslabones para cadenas.

Tratamiento trmico del acero 1045

Recocido

Debe calentarse hasta 790C - 870C. A esta temperatura debe mantenerse 1 o 2 h por cada 25

mm. de espesor. Luego debe enfriarse en el horno. Se obtiene as una dureza mxima de 217

Brinell.

Normalizado

Este acero se normaliza; se calienta hasta 900 - 940C, se mantiene entre, 30 mim. y 2 h hasta

homogeneizar la temperatura y se enfra en el aire tranquilo. Se obtiene as una dureza mxima de

170 Brinell.

Cementacin

Debe calentarse hasta una temperatura entre 900C 930C, dependiendo de la velocidad de

difusin del carbono, se mantiene de 30 minutos a 12 Horas, segn la profundidad de capa

deseada y se enfra en aceite, desde una temperatura de 790C 820C.

Temple

La pieza debe precalentarse uniformemente hasta unos 650 -700C y despus hasta la

temperatura de austenizacin. Este acero se debe austenizar entre 800 y 845C si se va a templar

en aceite o entre 790-820C si se va a enfriar en agua. El tiempo de permanencia es de unos 10

min. por cada 25 mm. de seccin. En estado templado se obtiene una dureza de 52-60 RC de

acuerdo ala concentracin de martensita obtenida por el temple.

Revenido y refrigeracin profunda


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Todas las piezas se someten inmediatamente despus del temple a un revenido entre una y dos

horas entre 200 y 600 C. Este revenido puede realizarse en baos de sales, en bao de aceite y/o

en horno.

Con el revenido se transforma la austenita retenida en martensita y bainita y la martensita

tetragonal de temple en martensita cbica. El acero se envejece artificialmente, no se presentanvariaciones dimensionales posteriores y se eliminan tensiones. Cuando la austenita retenida no se

deja descomponer por el revenido, es necesario recurrir a refrigeracin profunda, a temperaturas

hasta de -150C, con el objeto de reducir el peligro de grietas de rectificado que aumenta con el

contenido de austenita retenida. Por otra parte, las piezas templadas no deben presentar una

dureza superior a 58 RC e inferior a 52 RC.

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