informe_2_tratamientos termicos

Granja Novoa Vernica PatriciaGrupo #2Informe #22010/10/25ESCUELA POLITCNICA NACIONALFacultad de Ingeniera MecnicaTecnologa de Conformado MecnicoTEMA: Tratamientos TrmicosOBJETIVO: - Diagrama General - Diagrama en Equilibrio Fe-C - Clasificacin de Tratamientos Trmicos - Diagrama TTT - Prcticas de Temple y Revenido en AcerosMARCO TERICO:Los tratamientos trmicos se realizan a materiales para lograr cambios en sus propiedades, para un mejor desempeo y mayor duracin de las mismas. En los tratamientos trmicos dos variables indispensables son la temperatura y el tiempo, el tiempo necesario es cuando todo el material tratado a llegado a la temperatura indicada. Estas variables dependen del tipo de material y su masa, es decir que cada material tiene una determinada temperatura y tiempo y entre estas variables existe una relacin directamente proporcional lo cual nos indica que a mayor masa, mayor tiempo. El tiempo est en funcin del volumen y la temperatura est en funcin del material y del tratamiento.

Diagrama General de Tratamiento Trmico Este grfico es funcin de la temperatura y del tiempo, donde a su vez el tiempo es funcin del volumen del material y la temperatura es funcin del tipo de material.La pieza completa debe estar a la temperatura que seala para el tratamiento trmico.

velocidad de calentamientoSe puede variar esta velocidad controlando el horno.t mantenimiento es para que toda la masa llegue a esa temperatura.

velocidad de enfriamientoSe controla esta velocidad mediante el medio de enfriamiento.Grfico #1 Diagrama General del Tratamiento Trmico

Diagrama en equilibrio Fe CEs un grfico donde se relaciona la temperatura y el porcentaje de un elemento en una aleacin. El elemento base es el que se encuentra en mayor cantidad, y el elemento aliante es el de menor cantidad. El acero es una aleacin de Hierro y Carbono, donde el elemento base es el Hierro.Grfico #2 Diagrama en Equilibrio Fe C

Cuando la composicin sobrepasa del 6.67% de Carbono, se vuelve Fe3C, que es un compuesto qumico llamado Cementita, Cm./// Ferrita (F), Fe + C Austenita (A), Fe + C\\\ Zona , Fe + CEl Hierro puro slido, cambia su estructura al cambiar la temperatura. El hierro puro tiene una estructura bcc hasta los 911C, se lo llama Hierro Alfa, Fe. De los 911 a los 1392C se llama Hierro Gamma, Fe, tiene una estructura fcc. Y de los 1392 a los 1536C, el Hierro tiene una estructura bcc y se llama Hierro Delta, Fe. A estos cambios del Hierro se les llama Transformaciones Alotrpicas de Hierro puro. Algunos libros colocan tambin un Hierro Beta, Fe, pero a este no se lo dividi por Redes de Bravais sino por su magnetismo.La gran resistencia del acero se debe a sus espacios vacos entre tomos, llamados interticiales, los cuales permiten la aleacin. El hierro tiene un radio atmico muy grande, por lo que al unirse varios tomos quedan grandes interticiales y son ocupados por el carbono con un radio atmico pequeo que no deforman la red del Hierro. Existe mayor nmero de interticiales en la estructura fcc que bcc, por lo que entra ms carbono en la estructura fcc.Clasificacin de Tratamientos TrmicosPueden ser de dos clases: Masivos: Toda la masa cambia de propiedades.Superficiales: Solo la superficie cambia de propiedades. Los tratamientos masivos son continuos o isotrmicos. Los tratamientos continuos consisten en que por cada incremento de tiempo constante hay una baja de temperatura igualmente constante. Dentro de este tipo de tratamiento esta el Temple, el Revenido y el Recocido. En el isotrmico hay un cambio de temperatura brusco y de ah permanece la temperatura constante. Estos tipos de tratamiento de los realiza con sales lquidas como medio de enfriamiento. El temple permite obtener una determinada dureza de un material. Consiste en calentar la pieza en un medio de fragua o en horno, para darle la temperatura de temple, enfriamiento sbito en un medio refrigerante como agua, aceite, etc., No se templa hasta que la pieza haya adquirido su forma exacta y la calidad superficial exigida mediante forja, limado, cepillado o torneado. Despus del temple las limas ni la mayora de las herramientas de corte pueden ser utilizadas debido a las nuevas caractersticas obtenidas. Las piezas templadas no se pueden trabajar despus del temple, nicamente por esmerilado. No todas las clases de acero son templables. La capacidad de adquisicin de temple que poseen, est notablemente condicionada por su contenido de carbono. Son templables los aceros que contienen aproximadamente entre 0,5% y 1,5% de Carbono.[BENDIX, 1965]Al realizar el tratamiento de temple a los aceros se los debe cubrir con limalla de hierro fundido, ya que al elevar la temperatura, el porcentaje de carbono de las piezas baja y las limallas compensan esta prdida, porque contiene un alto nivel de carbono. Este proceso de prdida de carbono se llama Decarburacin. La Descarburacin es la formacin de costras en la superficie de materiales a altas temperaturas. Al no cubrir las piezas, estas se fisuran o forman se cascarillas, por el enfriamiento brusco, por la concentracin excesiva de esfuerzos. Para evitar esto, se necesita un enfriamiento especial, si es posible enfriadores a temperaturas mucho mayores que el ambiente. En el temple se realiza la solitacin de traccin, porque se trata de contraer la pieza al ser enfriada, por esta razn se forman los esfuerzos residualesEl revenido elimina los esfuerzos provocados por el temple. Es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a ste; tambin a las que provienen del conformado mecnico, esta se llama cristalizacin. El revenido consiste en calentar al acero despus de ser templado, a una temperatura inferior al punto crtico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rpido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al mximo las tensiones trmicas que pueden generar deformaciones.Las ventajas que se consiguen con este tratamiento son las siguientes: Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mnima fragilidad.Disminuir las tensiones internas de transformacin, que se originan en el temple.Modificar las caractersticas mecnicas, en las piezas templadas produciendo los siguientes efectos:Disminuir la resistencia a la rotura por traccin, el lmite elstico y la dureza.Aumentar las caractersticas de ductilidad, alargamiento, estriccin, tenacidad y resiliencia.[http://sifunpro.tripod.com/tratterm.htm, Internet]El revenido disminuye la dureza de la pieza pero no llega a su dureza inicial.El recocido elimina la dureza y fragilidad de las piezas, para facilitar su deformacin o mecanizado posterior. Muchas piezas se recuecen para equilibrar las tensiones que hubieran podido producirse en el material durante la forja o tambin para mejorar su resistencia. Para el recocido se emplean hornos especiales para recocer. En caso de emergencia pueden tambin recocerse piezas en el fuego de fragua o en fuego de coque; incluso la llama de un soplete puede servir para ello. Para recocer, se calienta las piezas hasta alcanzar una determinada temperatura de recocido. Por ejemplo las piezas de acero se calientan aproximadamente a 730C.Tambin forman parte del proceso de recocido el calentamiento y el enfriamiento de las piezas. Las faltas cometidas al calentar o al enfriar pueden tener consecuencias igualmente desfavorables sobre las propiedades de los materiales, por ejemplo una duracin de recocido o una temperatura incorrectas.Durante el recocido de piezas tiene lugar una oxidacin de mayor o menor intensidad en su superficie que ha sufrido un trabajo previo. Cuanto ms larga sea la duracin del recocido, o ms elevada la temperatura, ms oxidado y quemado resultar el acero. En las piezas de acero las capas oxidadas o quemadas se deshojan, se exfolian, resultando ms pequeas las piezas.Existen diversos procedimientos de recocido que se diferencian unos de otros debido a la temperatura o tiempo de recocido. Segn sea el objeto perseguido el recocido se denominar de los siguientes modos:Recocido para eliminar tensiones internas: Cuando tiene por objeto suprimir las aparecidas, por ejemplo, el forjar la pieza.Recocido de ablandamiento: Tiene por misin alcanzar buenas propiedades, por ejemplo disminucin de dureza para que el material pueda ser sometido con o sin arranque de viruta.Recocido de normalizacin: Mejorar la resistencia y la tenacidad de las piezas.[BENDIX, 1965]Adems el recocido se realiza en piezas que vienen de fundicin o soldadura. El recocido de Homogenizacin se realiza a las piezas que provienen de fundicin, ya que las piezas son heterogneas. Se realiza entre 1000C y 1200C. El recocido total se realiza sobre las piezas de soldadura.Diagrama TTT (Temperatura Tiempo Transformacin)Son la huella digital de los aceros, por lo que cada acero tiene su diagrama TTT. Son realizados para tratamientos isotrmicos. Los espaoles los llaman diagrama S. Se los realizan en papeles semilogartmicos. Grfico #3 Diagrama TTT

Descripcin de la prctica:TempleSe coloca limalla de hierro fundido en un recipiente, sobre sta los aceros DF2, K460, de Trasmisin y de Bajo Carbono, se los cubre nuevamente con la limalla. Esto se realiza con dos recipientes ms. En uno de ellos se coloca encima de la limalla el acero DF2 sin cubrirlo con la limalla, para que se enfre bruscamente. Se coloca los recipientes en el horno a 930 C durante 20 minutos. Despus del tiempo sealado, se saca los recipientes, el que tena el acero DF2 sin cubrirlo con limalla se lo enfra en agua, se toma el tiempo hasta su enfriamiento total, hasta que ya no haga burbujas. Otro recipiente se enfra en aceite e igualmente se toma el tiempo de enfriamiento y la ltima se enfra al ambiente tomando su tiempo. Se mide la dureza de cada acero.

RevenidoLos aceros en los que se realiz el temple, se los coloca en diferentes recipientes, pero juntndolos de acuerdo a su forma de enfriamiento (agua, aceite y al ambiente) sin cubrirlas con limalla ya que a esta temperatura no hay decarburacin. Se coloca los recipientes en el horno a 600 C durante 15 minutos. Transcurrido el tiempo sealado, sacar los recipientes y dejarlos enfriar al ambiente. Se mide la dureza de cada acero.Datos Obtenidos:

Tratamiento Trmico: Temple

MaterialMedio de EnfriamientoTiempo de EnfriamientoDenominacinDureza

AceroAgua47,39 segundosDF2H64RCH62RCH62RC

K460H61RCH59RCH59RC

De TrasmisinH64RB H65RBH65RB

De Bajo CarbonoH88RBH90RBH88RB

Aceite102,85 segundosK460H59RCH62RCH57RC

De TrasmisinH79RBH81RBH82RB

De Bajo CarbonoH54RCH52RCH58RC

Ambiente9 minutos3 segundosK460H55RCH60RCH57RC


De construccinH40RBH39RBH42RB

Tratamiento Trmico: Revenido

MaterialMedio de Enfriamiento (luego del temple)DenominacinDureza

AceroAguaDF2H33RCH40RCH34RC

K460H40RCH36RCH39RC

De TrasmisinH24RA H25RAH24RA


AceiteK460H37RCH38RCH37RC



AmbienteK460H39RCH40RCH38RC



Datos CalculadosTratamiento Trmico: Temple

MaterialMedio de EnfriamientoDenominacinDureza

AceroAguaDF2H63RCH Br

K460H60RCH Br

De TrasmisinH65RB H116Br

De Bajo CarbonoH89RBH180Br

AceiteK460H59RCH Br

De TrasmisinH81RBH153Br

De Bajo CarbonoH55RCH Br

AmbienteK460H57RCH Br


De Bajo CarbonoH40RBH Br

Tratamiento Trmico: Revenido

MaterialMedio de Enfriamiento (luego del temple)DenominacinDureza

AceroAguaDF2H36RCH336Br

K460H38RCH353Br

De TrasmisinH24RA H Br


AceiteK460H37RCH344Br



AmbienteK460H39RCH362Br



[Internet, Hardness Conversion Chart]Anlisis

En el acero DF2, al realizar primero el temple con enfriamiento en agua y luego el revenido, la dureza del acero aumento.En el acero K460, despus de haber realizado el temple, adquiri mayor dureza cuando fue enfriado en el agua. Despus de haber realizado el revenido, adquiri mayor dureza el que fue enfriado al ambiente.En el acero de Trasmisin, despus de haber realizado el temple, adquiri mayor dureza cuando fue enfriado en aceite. Despus de haber realizado el revenido, adquiri mayor dureza el que fue enfriado en aceite. Al realizar los dos tratamientos trmicos, el acero disminuy su dureza sin importar en que medio fue enfriado.En el acero de Bajo Carbono, despus de haber realizado el revenido, adquiri mayor dureza el que fue enfriado en agua. Al realizar los dos tratamientos trmicos, el acero aument su dureza sin importar en que medio fue enfriado.

Conclusiones:

Aunque el temple aumente la dureza de una pieza, se debe realizar necesariamente el revenido esta, para aliviar los esfuerzos de la pieza, aunque se pierda un poco de dureza en algunos casos, y en otras se aumente.Se debe realizar especficos tratamientos trmicos a especficos materiales, ya que no todos son se comportan de manera similar, por lo que los tratamientos se realizan para adquirir una mayor funcionalidad para distintos campos de uso.Para poder realizar el anlisis anterior, todas las durezas deben estar en la misma escala ya que solo as permite una comparacin.

RecomendacionesEstar pendiente de los tiempos que deben influenciar en los tratamientos a realizarse, el tiempo que deben permanecer los aceros en el horno y de enfriamiento.Antes de realizar cualquier tratamiento trmico debemos observar las tablas donde especifica el tiempo, el calor y todas las variables a tomar en cuenta para que el tratamiento sea exitoso.BIBLIOGRAFABENDIX, F. Alrededor del Trabajo de los Metales, Revert, S.A. Barcelona, 1965Hardness Conversin Chart, http://www.carbidedepot.com/resources.asp, InternetHardness Table, APPROXIMATE EQUIVALENT HARDNESS NUMBERS, Internethttp://sifunpro.tripod.com/tratterm.htm, Internet

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T[uT]

t [s]Ta

Tratamientotermico

Superficie Tada la masa

tc tmantenimeinto te

Ta=Temperatura ambientetc= tiempo de calentamientote=tiempo de enfriamiento

Liq. AcerosHierro fundido

1493C

723C

1146C

Fe - CB - A

Fe 100%C 0%

2% C 4.3% 6.67%C % Composicion

T [C]

1536

1392

911

E

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