Instituto Tecnológico Superior De Uruapan

16EIT0004Y

Ingeniería Industrial

INC1023

Semestre: 4° Semestre

Materia: Procesos de Fabricación

Ensayo: Tratamiento térmico del acero

Alumno: Servin Mendoza Jorge Arturo

Asesor: Ing. Fernando Loera Rivera

Uruapan Mich. A 06 de Marzo de 2015

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ÍndiceIntroducción......................................................................................................................................3

Desarrollo.........................................................................................................................................4

2.1 Generalidades..........................................................................................................................4

2.2 Clasificación de los tratamientos térmicos...............................................................................4

2.3 Recosido...................................................................................................................................5

2.4 Temple.....................................................................................................................................6

2.5 Revenido..................................................................................................................................6

2.6 Tratamientos termoquímicos...................................................................................................7

Conclusión........................................................................................................................................8

Bibliografía.......................................................................................................................................9

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Introducción

Los aceros son unos de los materiales más utilizados en la industria, dentro del proceso de producción de estos se realizan diferentes tratamientos térmicos para mejorar las propiedades del material. Tratamientos como el temple, revenido, normalizado, etc. son necesarios para poder obtener un acero adecuado para los distintos usos. A su vez dentro de este contexto encontramos a los ensayos destructivos y no destructivos, que son parte fundamental de la industria para poder comprobar las propiedades del material, estos ensayos son de fácil aplicación y de bajo costo, y nos permiten tener una idea rápida y concreta acerca del material que se está poniendo a prueba.

Los tratamientos térmicos son combinaciones de calentamiento y enfriamientos a tiempos determinados aplicados a un metal o aleación en estado sólido con el fin de modificar propiedades de acuerdo a las condiciones de uso. Los tratamientos térmicos tienen como objetivo el estudio del efecto de la composición, temperatura, tamaño de grano y atmósfera del horno de calentamiento, sobre la microestructura y dureza de los aceros.

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Desarrollo

2.1 Generalidades

Para cambiar las propiedades del acero se usan diferentes tipos tratamientos térmicos, que cambian su micro estructura.En general hay cuatro tipos básicos de tratamiento térmico:

1. Temple.

2. Revenido.3. Recocido.

4. Normalización.

Todos los tratamientos térmicos tienen una ruta obligatoria:

Calentamiento del acero hasta una temperatura determinada.

Permanencia a esa temperatura cierto tiempo. Enfriamiento más o menos rápido.

El hierro tiene una temperatura de fusión de 1539 °C, y en estado sólido presenta el fenómeno de la alotropía o polimorfismo.

En la mayoría de los casos, el calentamiento del acero para el temple, normalización y recocido se hace unos 30-50 °C por encima de la temperatura de cambio alotrópico. Las temperaturas mayores, si no son necesarias para un uso especial, no son deseables para evitar un crecimiento excesivo del grano.

El carácter de la transformación del acero depende de la velocidad de enfriamiento. Durante un enfriamiento lento en el horno se verifica el recocido; si el enfriamiento se realiza al aire libre, tal recocido se denomina normalización.

2.2 Clasificación de los tratamientos térmicos

Los aceros al carbono y aleados se someten a tratamiento térmico para cambiar sus propiedades mecánicas de acuerdo a la necesidad, la mayor parte de las veces estos tratamientos se hacen para obtener cualidades deseadas de dureza, resistencia mecánica, flexibilidad o rigidez para las piezas nuevas, o en otros casos reducir la dureza para así poder ser maquinadas en reparaciones de piezas usadas muy duras, o la fragilidad para las piezas fabricadas por deformación en frío.

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En general pueden distinguirse de manera simplificada los siguientes tratamientos térmicos:

1.- Temple

2.- Revenido

3.- Normalización

4.- Recocido

2.3 Recosido

El recocido es un tratamiento térmico cuya finalidad es el ablandamiento, la recuperación de la estructura o la eliminación de tensiones internas generalmente en metales.

Cualquier metal que haya sido tratado tiene como resultado una alteración de las propiedades físicas del mismo. El recocido consiste en calentar el metal hasta una determinada temperatura para después dejar que se enfríe lentamente, habitualmente, apagando el horno y dejando el metal en su interior para que su temperatura disminuya de forma progresiva. El proceso finaliza cuando el metal alcanza la temperatura ambiente. Mediante la combinación de varios trabajos en frío y varios recocidos se pueden llegar a obtener grandes deformaciones en metales que, de otra forma, no podríamos conseguir.

Los objetivos del recocido son tanto eliminar las tensiones internas producidas por tratamientos anteriores (como el templado) como aumentar la plasticidad, la ductilidad y la tenacidad del material. Con el recocido de los aceros también se pretende ablandar las piezas para facilitar su mecanizado o para conseguir ciertas especificaciones mecánicas. A su vez, mediante el recocido, se disminuye el tamaño del grano y se puede producir una microestructura deseada controlando la velocidad a la que se enfría el metal.

Recocido de eliminación de tensiones

Por medio de la deformación en frío se presentan tensiones en el material. Dichas tensiones pueden provocar deformaciones en las piezas, pero pueden eliminarse mediante un recocido calentando el metal entre 550 y 650ºC y manteniendo la temperatura durante 30-120 minutos. Después se refrigera de forma lenta.

Recocido de ablandamiento

Los materiales templados o ricos en carbono (sobre 0,9%) son difíciles de trabajar mediante arranque de viruta (torneado, fresado, etc) o mediante deformación en frío. Para ablandar el material puede hacerse un recocido. Se calienta la pieza entre 650 y 750ºC tras lo cual se mantiene la temperatura durante 3-4 horas antes de disminuir lentamente su temperatura. Es habitual mantener una subida y bajada alternativa de la temperatura en torno a los 723ºC.

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Recocido normal

Mediante el recocido normal se afina el grano de la estructura y se compensan las irregularidades de las piezas producidas por deformaciones, ya sea en caliente o en frío, tales como doblado, fundición, soldadura, etc. El procedimiento consiste en calentar a temperaturas entre 750 y 980ºC, conforme al contenido de carbono del material, tras lo que se mantiene la temperatura para después dejar enfriar lentamente al aire.

2.4 Temple

Al temple se someten los aceros al carbono y aleados con contenido de carbono mayor de 0.35%, y el procedimiento en síntesis consiste en calentar la pieza a altas temperaturas, (rojo vivo) y luego enfriarla rápidamente hasta temperaturas próximas a la ambiente. Durante este proceso la pieza se endurece notablemente y adquiere mayor rigidez pero resulta muy frágil, por lo que vuelve a calentarse a temperaturas menores de 300 grados centígrados y se deja enfriar lentamente, procedimiento conocido como revenido. Este revenido, reduce notablemente la fragilidad sin afectar en mucho la dureza, haciendo finalmente la pieza dura pero que pueda soportar las cargas dinámicas sin quebrarse. Hay en la industria muchos tipos de aceros con diferente composición y además hay muchas aplicaciones para un mismo tipo de acero, por tal motivo los fabricantes proporcionan tablas con los valores óptimos de temperatura y tiempo de permanencia a ella de la pieza, así como la velocidad de enfriamiento durante el temple y también para el revenido posterior, para obtener los diferentes valores de dureza y resistencia que el constructor de maquinaria usa según su propósito. En ocasiones (especialmente para los aceros aleados) este temple resulta un complejo proceso de calentamientos y enfriamientos a largas horas de permanencia.

2.5 RevenidoEs un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a éste. A la unión de los dos tratamientos también se le llama "bonificado". El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que puedan causar deformaciones.

Fines

Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un punto de mínima fragilidad.

Reducir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple. Cambiar las características mecánicas, en las piezas templadas generando los

siguientes efectos: Reducir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza. Elevar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de

tenacidad; residencia.

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2.6 Tratamientos termoquímicos

Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Los objetivos que se persiguen mediante estos procesos son variados pero entre ellos podemos destacar:

Mejorar la dureza superficial de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz. Aumentar la resistencia al desgaste debido al rozamiento aumentando el poder

lubrificante. Aumentar la resistencia a la fatiga y/o la corrosión. sin modificar otras propiedades

esenciales tales como ductilidad.

Los tratamientos más importantes son:

Cementación (C): Consiste en incrementar la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en su superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste, buena tenacidad en el núcleo y aumento de la resiliencia. Se realiza con piezas que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste.

Nitruración (N): En este caso se incorpora nitrógeno a la composición superficial de la pieza. Al igual que la cementación este método también aumenta la dureza superficial del acero, aunque lo hace en mayor medida. Los aceros tratados por este procedimiento adquieren una alta resistencia a la corrosión. La técnica de nitruración se basa en calentar el acero a temperaturas comprendidas entre los 400 y los 525 ºC, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.

Cianuración (C+N): Este proceso permite el endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Utiliza baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950ºC. Es una mezcla de cementación y nitruración.

Carbonitruración (C+N): Al igual que la Cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, sin embargo estos elementos están en forma de hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C. Es necesario realizar un temple y un revenido posterior.

Sulfinización (S+N+C): En este proceso se incrementa la resistencia al desgaste obtenida en los procesos de Cianuración y Carbonitruración mediante la acción del azufre. El azufre se incorpora al metal por calentamiento a baja temperatura (565

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C) en un baño de sales. Se aumenta la resistencia al desgaste, favorece la lubricación y disminuye el coeficiente de rozamiento.

Conclusión

Debido a la variedad de los tratamientos térmicos es importante saber y distinguir las diferencias y características que se obtienen con cada uno de los diferentes tipos de tratamientos térmicos , ya que podemos obtener mejor resultado sabiendo aplicar cada uno de ellos y entender los procedimientos básicos que este encierra para un mejor trabajo; hoy, mañana y siempre estos tratamientos estarán presentes porque este campo va a hacer infinito, el acero es una materia prima, podría existir diversas aleaciones pero acero estará presente y las características de este no se encajan del todo a nuestras necesidades y por eso es necesario el manipularlo hasta llevarlo a lo más extremo en lo que queremos obtener , mayor ductilidad, mayor dureza, entre otras propiedades presentes en los aceros.

Servin Mendoza Jorge Arturo

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Bibliografía

Moore, Harry D.  MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN: INDUSTRIA METALMECÁNICA Y DE PLÁSTICOS. / Harry D. Moore, Donald R. Kibbey.  México: Limusa, 1996.

APRAIZ B; José. Tratamiento térmico de los aceros. 8va Edición editorial DOSSAT, S. A. Madrid España 1974.

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