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Tratamientos trmicos de los

aceros

Ao 2017

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Las propiedades de los aceros se pueden modificar por:

Composicin Qumica

Trabajado mecnico

Microestructura TRATAMIENTOS TERMICOS

CONCEPTOS

La finalidad del tratamiento trmico es la de

conferir al acero propiedades particulares,

adecuadas a su transformacin posterior o

empleo

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Microestructura

Composicin qumica

Ciclo trmico condiciones de calentamiento y enfriamiento TIEMPO

Condiciones de deformacin plstica

La austenita es la madre de todas las microestructuras

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La austenita es la madre de todas las microestructuras

- aumenta velocidad de enfriamiento

- aumento de tamao de grano austentico

- composicin qumica

Martensita

revenida

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RECOCIDO DE REGENERACIN

NORMALIZADO

RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

RECOCIDO DE RELEVAMIENTO DE TENSIONES

TEMPLE

REVENIDO

AUSTENIZADO

Resumen

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TRATAMIENTOS TRMICOS

operacin o conjunto de operaciones por medio de las cuales se somete al acero en estado slido a uno o varios ciclos trmicos. El medio en el que se colocan las piezas durante el transcurso de estas operaciones puede modificar, ms o menos profundamente, la composicin qumica de las capas superficiales de la pieza (tratamiento termoqumicos) (IRAM/IAS U 500-540)

Ciclo trmico genrico

ACERO QUEMADOCuando se calienta el acero a temperatura muy elevada de tal forma que en los bordes de grano se genera xidos que hacen imposible la regeneracin de la estructura

Definicin

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A1, A2, A3, Acm

1252 C

A1

A3

Acm

Ar enfriamiento

Ac calentamiento

A2 temperatura

de Curie (770 C)

En frances

enfriamiento =

refroidissement

calentamiento =

chauffage

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Alcance:

Se vern slo los aspectos metalrgicos de los tratamientos trmicos, especialmente la relacin:

No sern tratados otros aspectos de los tratamientos trmicos como: Equipamientos (hornos, generadores de atmsferas, accesorios) Atmsferas protectoras Sistemas de medicin y control Control de calidad Distorsin

TRATAMIENTOS TRMICOS

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Cunto es la tensin de origen trmico que debe soportar la siguiente barra de seccin circular?largo = 300 mm T inicial = 20 C = 16 10-6 mm mm-1 C-1

dimetro = 70 mm T final = 600 C E = 120 GPa

TRATAMIENTOS TRMICOS

s = E ee = (Lfinal Linicial)/LinicialLfinal = Linicial + [Linicial (Tfinal Tincicial)]

Lfinal Linicial = 300 mm 16 10-6 C-1 (600 20) C

Lfinal Linicial = 2,784 mme = 2,784 mm / 300 mm = 0,00928s = 120 000 N/mm2 0,00928 = 1 113 N/mm2

sY a 600 C = 150 MPa

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Clasificacin segn la mxima temperatura alcanzada en el ciclo trmico:

TRATAMIENTOS TRMICOS

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AUSTENIZACIN

Se trata de una etapa y no de un tratamiento trmico. Es el primer paso en cualquier tratamiento hipercrtico y de ella depende el resultado del mismo.

Objetivo :

Obtener austenita qumicamente homognea, de tamao de grano fino y homogneo, Minimizar cambios en la composicin qumica de la superficie Reducir la distorsin Reducir el riesgo de fisuracin

La temperatura y el tiempo son cruciales para la disolucin de los carburos y la homogeneizacin de la austenita. Cuanto ms gruesa es la distribucin y los carburos de la estructura inicial, mayor es el tiempo necesario para lograr disolverlos y obtener austenita homognea.

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AUSTENIZACIN

Tabla de temperaturas de austenizacin (C) para algunos aceros al C y de baja aleacin para diferentes tratamientos

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AUSTENIZACIN

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1. Calentamiento hasta una T de austenizacin2. Mantenimiento de la T un tiempo adecuado para asegurar la homogeneidad de la austenita3. Enfriamiento lento (en horno)

Debido a la baja velocidad de enfriamiento y los largos tiempos necesarios, es untratamiento caro

OBJETIVOS Reblandecer el acero Producir una estructura favorable para el mecanizado y la

deformacin en fro (elevada ductilidad y tenacidad, baja tensin de fluencia) Obtener propiedades finales especficas Eliminar tensiones

TEMPERATURASUsualmente unos 20 a 40 C por encima de Ac3 para aceros hipoeutectoides

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTOEs variable. Menor a 50 C/h. Puede ser tan baja como 5 C/h

ACEROS HIPEREUTECTOIDESEl tratamiento es intercrtico para evitar la precipitacin de lminas de Fe3C en bordes de grano

de la austenita

RECOCIDO DE REGENERACIN

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RECOCIDO DE REGENERACIN

Aceros hipereutectoides

Aceros Hipoeutectoides

Estructura de un acero de 0,5%C recocido

Acero hipereutectoide recocido desde una T hipercrtica: malla de cementita en antiguos bordes de grano austenticos.

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RECOCIDO DE REGENERACIN

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NORMALIZADO

1. Calentamiento hasta la T de austenizacin (no menos de 50 C arriba de Ac3).2. Mantenimiento para asegurar austenita homognea.3. Enfriamiento en aire calmo.

La estructura resultante depende del tipo de acero y del tamao de la pieza. En los casos donde la finalidad sea la de obtener martensita, el mismo ciclo trmico

de denomina temple al aire

OBJETIVOS Homogeneizacin qumica y estructural (piezas coladas, piezas trabajadas en caliente). Refinamiento de la estructura. Preparar mejor al acero para un tratamiento posterior (por ejemplo el temple). Mejorar la maquinabilidad en aceros de bajo C. Lograr propiedades mecnicas especficas para el servicio.

TEMPERATURAS: 50 C a 70 C arriba de Ac3 para aceros hipoeutectoides.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO: la que resulte del enfriamiento en aire.Dependiendo del tamao de la pieza est entre 10 y 100 C/min.

ACEROS HIPEREUTECTOIDES: el normalizado puede ser intercrtico o hipercrtico.

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Aceros hipoeutectoides

NORMALIZADO

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Estructura de recocido de regeneracin

Estructura de normalizado

Acero de 0,4%C

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Influencia de la temperaturaen el normalizado.Estructura resultante delnormalizado a unatemperatura correcta (900 C)

y a una temperatura muyalta (1150 C). Se nota ladiferencia de morfologade la ferrita adems de unaestructura mucho ms gruesaen el caso de la temperaturaalta.

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Efecto de la velocidad de enfriamiento sobre el tamao de grano ferrticoen un acero de 0,15 %C austenizado a 950 C.

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PROPIEDADES MECNICAS DE ALGUNOS ACEROS AL CARBONO Y DE BAJA ALEACIN. ESTADOS LAMINADO, RECOCIDO Y NORMALIZADO.

En todos los casos se trataron redondos de 25 mm de dimetro, las probetas fueron de 13 mm de dimetro.El alargamiento porcentual A se midi en 50 mm.

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1.Calentamiento hasta una T

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1. Calentar hasta una T cercana a Ac1 (mayor o menor),2. Mantener por un tiempo adecuado o bien oscilar por encima y por debajo de Ac13. Enfriamiento muy lento.

OBJETIVO Microestructuralmente el objeto es globulizar los carburos laminares de la perlita. Reblandecer el acero y aumentar su plasticidad de modo que sea apto para el mecanizado y

conformado en fro.

La dureza que se obtiene es an menor que la del recocido de regeneracin.

CLASIFICACINSubcrtico: T Ac1-50 C, se requiere mucho tiempo.Intercrtico: T Ac1+50 C, es ms corto pero requiere control de la T y la vel. de enf.Oscilante: T oscila varias veces entre Ac1- 50 C y Ac1+ 40 C. Posee las mismasventajas e inconvenientes que el tratamiento intercrtico.

VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO: en general no supera 10 C/h.

RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

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RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

APLICACIONES: Se usa solo en aceros de ms de 0,4%C. La aplicacin principal se da en aceros de medio y alto C que deban ser sometidos a operaciones de conformado muy severas como recalcado, extrusin en fro, laminado de roscas, o bien a operaciones de mecanizado intensivo.

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RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

28Esferoidizacin de un acero de 0,8%C a 650 C: (1) 0h, (2) 4h, (3) 16h, (4) 64h.

RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

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RECOCIDO DE GLOBULIZACIN

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TEMPLE

1. Austenizar al acero total o parcialmente 2. Enfriamiento a una velocidad suficientemente alta como para obtener una

fraccin significativa de martensita (en general no menos del 50%).

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TEMPERATURAS DE AUSTENIZACINEn el caso de los aceros hipoeutectoides vara entre 40 y 60 C por sobre Ac3.

MEDIOS DE TEMPLE Agua (usado en inmersin, aspersin o neblina) Aceites (usado en inmersin, aspersin o neblina) Gases (aire y otros) Soluciones acuosas de sales o de hidrxidos Sales fundidas (nitritos o nitratos de Na y K) Metales fundidos (plomo) Solucin de polmeros (alcohol polivinlico, glicol polialkileno)

TEMPLE

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Perlita gruesa : Velocidad de enfriamiento lenta Perlita laminar fina: algo mas rpida

Sorbita: Constituyente oscuro y difuso, algo duro Troostita: Rosetas nodulares mas duro

Bainita: Complicada estructura Martensitita: Estructura muy dura y frgil

TEMPLE

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VELOCIDAD CRTICA DE TEMPLEMnima velocidad de enfriamiento que asegure obtener de 100% de martensita. Es una propiedad caracterstica del acero que depende fuertemente de la composicin qumica y del tamao del grano austentico.

EFECTO DE MASAVariacin de la velocidad de enfriamiento entre distintos puntos de una pieza acausa de su inercia trmica. A igualdad de propiedades trmicas (difusividadtrmica), el efecto es mayor a medida que aumenta el tamao de la pieza.

SEVERIDAD DE TEMPLEPropiedad del medio de temple que indica su capacidad para extraer el calor desdela superficie de la pieza.