Tratamientos Térmicos para Aceros

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Resumen de tratamientos térmicos y termoquímicos del acero

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Tratamientos trmicos ms usados: Recocido: Con este nombre se conocen varios tratamientos trmicos cuyo objetivo principal es ablandar el acero; otras veces tambin se desea regenerar su estructura o eliminar tensiones internas. De austenizacin completa o de regeneracin: Se calienta por encima de la temperatura crtica superior, se mantiene a dicha temperatura y se enfra. Ablanda el acero y regenera su estructura. Subcrtico: El calentamiento se hace por debajo de la temperatura crtica inferior. La velocidad de enfriamiento no tiene tanta importancia como en el anterior. El enfriamiento elimina las tensiones del material y aumenta la ductilidad. Existen tres clases de recocidos subcrticos. 1. De ablandamiento: Procedimiento rpido y econmico. Se calienta a temperatura subcrtica (lo ms elevada posible) si se enfra al aire. No es la dureza ms baja pero permite mecanizar fcilmente. 2. Contra acritud: Aumenta la ductilidad de los aceros de bajo carbono (menos de 0,40%) deformados en frio. Se hace a 550C 650C. El enfriamiento suele hacerse al aire. 3. Subcrtico globular: Para aceros al carbono y baja aleacin, para obtener una estructura globular de muy baja dureza. Calentamiento por debajo de Ac 1 (lo ms alta posible) pudiendo luego enfriarse al aire. De austenizacin incompleta (globulares): Para aceros al carbono o aleados (ms de 0,5%C) para ablandar y mejorar su maquinabilidad. Calentamientos prolongados a temperatura intermedia entre la crtica inferior y la superior con enfriamiento lento. Ofrece la menor dureza posible y microestructura favorable para el mecanizado. Doble recocido: Cuando se desean obtener muy bajas durezas se suele dar a los aceros primero un recocido de regeneracin y luego otro subcrtico. Normalizado: Calentamientos a temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior y enfriamientos al aire tranquilo para piezas con trabajo en caliente, en frio, enfriamientos irregulares, sobrecalentamientos y tambin sirve para piezas con tratamientos trmicos defectuosos. Casi exclusivo para aceros de construccin al carbono y de baja aleacin. Temple: Calentamientos por encima de la temperatura crtica superior y enfriamiento ms o menos rpido en agua o aceite. En herramientas el calentamiento es para austenizacin incompleta. Revenido: Calentamiento por debajo de la temperatura crtica Ac 1, que se hace luego del temple para liberar tensiones creadas en el temple mejorando la tenacidad, quedando el acero con la dureza o resistencia deseada. Tratamientos isotrmicos de los aceros: Tratamiento en el que el enfriamiento de la pieza no se hace de forma progresiva y regular, sino que se interrumpe a diversas

temperaturas y esta permanece constante durante un tiempo, dependiendo de la composicin, masa y resultados que se desean obtener. Austempering (transformacin isotrmica de la austenita): Tratamiento isotrmico entre 250C y 600C. Calentamiento por encima de la temperatura crtica superior, luego enfriamos rpidamente a 250C 600C en plomo o sales fundidas, manteniendo temperatura constante hasta que se verifique la transformacin de la microestructura. Martempering: Es un temple en etapas. Se calienta por encima de la temperatura crtica superior y se enfra rpidamente hasta 200C 400C en bao de sales manteniendo la temperatura constante hasta que se homogenicen la temperatura en toda la pieza sin dejar que se transforme la austenita. Luego se enfra al aire. Se logra un temple casi simultneo de toda la masa del acero evitando dilataciones desiguales en el material que pueden provocar fracturas en el mismo. Recocidos isotrmicos: Tratamientos de ablandamiento. Se calienta por encima de la temperatura critica (superior/inferior), entre 740C y 880C y luego se enfra hasta 600C 700C y se mantiene a dicha temperatura por varias horas hasta completar la transformacin isotrmica de la austenita. Se enfra luego al aire. Se obtienen durezas muy bajas. Se austeniza completamente en aceros hipoeutectoides e incompletamente en hipereutectoides. Temple superficial: Endurecimiento de la capa superficial de la pieza. Calentamiento por llama o corrientes inducidas de alta frecuencia, enfriamiento generalmente al agua. Tratamientos trmicos en los que hay cambio de composicin: En esta clase de tratamiento, adems del tiempo y la temperatura, se tiene en cuenta el medio/atmsfera que envuelve al metal durante calentamiento y enfriamiento. Buena dureza superficial para resistir desgaste, tenacidad en el ncleo. Cementacin: Tratamiento trmico en atmsfera rica en carbono aumentando el %C en la zona perifrica. Luego por temple y revenido se obtiene gran dureza superficial. Cianuracin: dem cementacin con atmsfera rica en cianuro. Luego con un temple se obtiene gran dureza superficial. Sulfinizacin: En baos de sales especiales a 565C. Obtiene mayor resistencia al desgaste sin generar grandes cambios en la dureza. Nitruracin: Endurecimiento superficial a baja temperatura en que piezas (templadas y revenidas) calentadas a 550C absorben nitrgeno formando nitruros de alta dureza que endurecen la periferia sin necesidad de un tratamiento trmico posterior.

Recocido de regeneracin, temple y normalizado: En los tres casos, el calentamiento es levemente superior a la temperatura crtica con un tiempo de permanencia dado para lograr la austenizacin completa. El enfriamiento vara: Recocido de regeneracin: En el interior del horno. La velocidad es muy lenta. Temple: Veloz, en agua/aceite. Normalizado: Enfriamiento al aire. Calentamiento: Para piezas con un dimetro mayor a 200mm NO se recomienda ingresarlas en un horno a temperatura mayor a 350C. Si la pieza es de forma sencilla y poco espesor, puede ingresarse directamente en hornos calientes a altas temperaturas (750C 850C), pero las piezas gruesas deben calentarse con precaucin para lograr un calentamiento uniforme hasta el corazn de la pieza. Esto debe hacerse lenta y paulatinamente ya que sino las tensiones internas pueden provocar grietas y rupturas. Estos defectos pueden llegar a aparecer luego del temple o revenido y se atribuye indebidamente a otras causas. El paso de la zona crtica es peligroso en piezas gruesas o con calentamientos bruscos ya que la periferia se contrae () mientras el ncleo sigue dilatado. Para evitar problemas, el tiempo desde la temperatura ambiente a 850C debe ser mayor a hora por pulgada (si es posible conviene que la duracin sea de una hora por pulgada de dimetro). Las temperaturas suelen ser: Normalizado: Temperatura crtica + 50/70C Temple: Temperatura crtica + 40/60C Recocido: Temperatura crtica + 20/40C Acero quemado: A temperaturas cercanas a la de fusin, el acero pierde cohesin y quedan rodeados de delgadas capas de xido que imposibilitan la regeneracin del acero con calentamiento y enfriamiento. Queda muy frgil con poco alargamiento. Terminacin (del recocido de regeneracin): El acero puede sacarse del horno cuando la austenita se transforma por completo en otros constituyentes. Aceros para herramientas: Hipereutectoides, se ablandan con austenizacin incompleta. Aceros aleados o al carbono: Por ej. de construcciones. Se suelen ablandar con calentamientos subcrticos, aunque tambin se utiliza con frecuencia la austenizacin completa. El calentamiento subcrtico es ms rpido y econmico. Aceros hasta 0,35%C: normalizacin. Aceros con ms 0,45%C: recocido de austenizacin incompleta y enfriamiento lento. Aceros entre 0,35%C y 0,45%C: se utiliza ambos.

Temple: Microestructuras varan segn las velocidades de enfriamiento. Menos velocidad Perlita gruesa Perlita fina Sorbita Troostita Bainita gruesa Bainita fina. 10 a 20 Rc. 30 a 45 Rc. Hasta 60 Rc.

Ms velocidad

Precisa austenizacin completa s o s. Con aproximadamente 0,50%C por encima de la temperatura crtica (A3 y Ac3) para evitar problemas por errores. En aceros para herramientas (hipereutectoides) se utiliza austenizacin incompleta (recordar el T necesario para austenizacin completa) ya que ofrece los mejores resultados: martensita + carburos (puede aparecer austenita sin transformar). Normalizado: Afirma estructura, generalmente se obtiene perlita fina. Tambin elimina las tensiones de la solidificacin. Calentamiento por encima de Ac3 o Acm para austenizar por completo y luego enfriar al aire tranquilo. Enfriamiento ms rpido que temple y ms lento que recocido.

Constituyentes microscpicos de los aceros: Ferrita: Solucin slida . Muy blanda, dctil y maleable. Dureza 90HB. Disuelve impurezas en aleados Ni, Mn, Cu, Si, Al. Martensita: Hierro con carbono que distorsiona la celda unitaria (pasa de cbica a tetragonal centrada en el cuerpo). Agujas a 60 unas de otras. Troostita: Agregado extremadamente fino de cementita Fe3C y Fe-. Es magntica. Modular y oscura. Sorbita: Agregado fino de cementita Fe3C y Fe-. Posee la mxima resistencia de los microconstituyentes del acero. Bainita: Superior: Aspecto arborescente. Es una matriz ferrtica que posee carburos. Inferior: Aspecto acicular. Agujas alargadas de ferrita que poseen placas delgadas de carburos. Aleantes: Se disuelven en ferrita: Si, Ni, Al, Mn, Cu, P, Cr Se combinan con carbono: Cr, Mb, Mn, W, Va Se combinan con otros elementos: Si (forma silicatos), Al (forma almina), Si y Al (forman almino silicatos), Ti (forma xido de titanio o carburos, nitrutos y cianonitruros), Mn (forma silicatos y sulfuros). Elementos dispersos: Forman cuerpos raros (Cu si supera el 0,75% y Pb). Inclusiones no metlicas: Sulfuros: Sulfuro de manganeso, el ms importante: plstico, gris, se deforma y alarga por forja y laminacin. xidos: Ms usual, la almina: dura y frgil, en forja y laminado se rompe y dispersa apareciendo en pequeo tamao color oscuro formando grupos. Aparece en aceros inoxidables con aluminio. Silicatos: Muy peligrosos, suelen ser silicatos complejos de Mn, Fe, Cr. Se alargan y rompen en el laminado y forja, existiendo dos clases tpicas: 1) silicatos que al deformarse presentan estructuras angulares con aristas vivas parecidas a los