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5/27/2018 Tratamientos Termicos y Termoquimico de Los Aceros
TRATAMIENTO DE LOSMETALES
TRATAMIENTOS TRMICOS
Consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento a las
que se sometenlos metales para conseguir determinados cambios en su
estructura cristalina
(por ejemplo, el tamao del grano) sin que la composicin qumica
resulteafectada.
4 tratamientos trmicos fundamentales:TEMPLE
Consiste en el calentamiento de un metal acompaado de un
posterior enfriamiento de
forma sbita. De este modo, se obtiene un metal muy duro y
resistente mecnicamente acausa de su estructura cristalina
deformada. El endurecimiento aportado por el temple se
puede comparar al que se consigue por medio de la deformacin en
fro.
Este tratamiento es propio de los aceros y consiste en su
austenizacin, es decir, uncalentamiento hasta una temperatura
superior a la de austenizacin (727 oC), seguido de un
enfriamiento lo suficientemente rpido para obtener una
estructura martenstica.
La MARTENSITA es el constituyente tpico de los aceros templados.
Se trata de una
solucin intersticial sobresaturada de carbono en Fe . Se obtiene
enfriando rpidamente en
la zona austentica. Cristaliza en la red tetragonal centrada en
el cuerpo. Es el constituyente
ms duro del acero despus de la cementita.
La posibilidad de templar un acero viene determinada por dos
factores:
Su templabilidad: capacidad de un acero para el temple, es
decir, la facilidad con la que seforma la martensita. La
transformacin completa de austenita en martensita slo se
consigue con velocidades de enfriamiento muy elevadas.
La velocidad de enfriamiento.
El temple del acero nunca constituye un tratamiento final debido
a que la estructura
martenstica obtenida, pese a ser muy dura, es al mismo a tiempo
muy frgil. Por este
motivo, una vez templado el acero, se le somete a tratamiento
trmico de revenido con
objeto de obtener una estructura ms dctil y tenaz. Los efectos
de este tratamiento
dependen de la temperatura y del tiempo de duracin del proceso.
El tratamiento completo
de temple ms revenido recibe el nombre de BONIFICADO.
El bonificado es un tratamiento adecuado para aceros aleados o
aquellos con un alto
contenido en carbono.
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PROCESO DE TEMPLE
REVENIDO
Se aplica exclusivamente a los metales templados y es, por lo
tanto, un tratamiento
complementario del temple. Con el revenido se pretende mejorar
la tenacidad del metaltemplado a expensas de disminuir un poco su
dureza.
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NORMALIZADO
Este tratamiento confiere al acero una estructura y propiedades
que arbitrariamente se
consideran como normales y caractersticas de su composicin. Por
medio de l, se
eliminan tensiones internas y se uniformiza el tamao de grano.
Se suelen someter a
normalizado piezas que han sufrido trabajos en caliente, en fro,
enfriamientos irregulares o
sobrecalentamientos y tambin se utiliza en aquellos casos en los
que se desean eliminar los
efectos de un tratamiento anterior defectuoso.
En este tratamiento, la velocidad de tratamiento no es lo
suficientemente elevada como para
formar martensita y la estructura resultante es perlita y
ferrita o cementita de grano fino.
Es un tratamiento adecuado para los aceros con bajo contenido en
carbono pues mejora sus
propiedades mecnicas.
Consiste en calentar el acero a una cierta temperatura (similar
a la del normalizado) y a
continuacin someterlo a un enfriamiento muy lento (por lo
general se apaga el horno y se
deja que el material se enfre en su interior).
El recocido se aplica al acero para ablandarlo y proporcionarle
la ductilidad y maleabilidad
para conformado plsticamente o darle su forma final por
mecanizado.
La diferencia entre los tratamientos de temple, normalizado y
recocido estriba en la
velocidad de enfriamiento que sirve para definir la dureza y la
resistencia finales de la
pieza.
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EMPLE Y REVENIDO: BONIFICADO
Despus que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frgil
lo que impide su manejopues se rompe con el mnimo golpe debido a la
tensin interior generada por el proceso de
endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda
el temple del acero (en
algunos textos a este proceso se le llama revenido y al
endurecido temple). Este procesohace ms tenaz y menos quebradizo el
acero aunque pierde algo de dureza. El proceso
consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego
calentarla hasta la temperaturaadecuada (ver tabla), para despus
enfriarla al intemperie en el mismo medio que se utiliz
para endurecerla.
RECOCIDO
El recocido es el tratamiento trmico que, en general, tiene como
finalidad principal el
ablandar el acero u otros metales, regenerar la estructura de
aceros sobrecalentados osimplemente eliminar las tensiones internas
que siguen a un trabajo en fro. (Enfriamiento
en el horno). Esto es, eliminar los esfuerzos residuales
producidos durante el trabajo en frosin afectar las propiedades
mecnicas de la pieza finalizada, o puede utilizarse el recocidopara
eliminar por completo el endurecimiento por deformacin. En este
caso, la parte final
es blanda y dctil pero sigue teniendo un acabado de superficie y
precisin dimensionalbuenos. Despus del recocido, se puede realizar
un trabajo en fro adicional dado que la
ductilidad se restaura; al combinar ciclos de repeticin de
trabajo en fro y recocido, puedenalcanzarse deformaciones totales
grandes..
El trmino "recocido" tambin se utiliza para describir otros
tratamientos trmicos. Porejemplo, los vidrios pueden tratarse de
manera trmica o recocerse para eliminar los
esfuerzos residuales presentes en el mismo. Los hierros y aceros
pueden recocerse paramaximizar sus propiedades, en este caso la
ductilidad, aun cuando no se haya trabajado con
el material en fro.
Existen 3 etapas consideradas como las ms importantes en el
proceso de recocido:
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Recuperacin
La microestructura original trabajada a bajas temperaturas est
compuesta de granos que seencuentran deformados que contienen un
gran nmero de dislocaciones entrelazadas unas
con otras. Cuando se calienta primero el metal, la energa trmica
adicional permite que las
dislocaciones se muevan y formen los lmites de una estructura
subgranular poligonizada.Lo anterior significa que conforme el
material se va calentando, las dislocaciones vandesapareciendo y a
su vez los granos toman mayor tamao. Sin embargo, la densidad de
lasdislocaciones permanece virtualmente sin cambiar. Este
tratamiento a temperatura baja
elimina los esfuerzos residuales debidos al trabajo en fro sin
ocasionar un cambio en ladensidad de las dislocaciones y se le
llama recuperacin.
Las propiedades mecnicas del metal permanecen relativamente sin
cambio alguno ya que
no se reduce el nmero de todas las dislocaciones que se
presentan durante esta etapa. Dadoque se reducen o incluso se
eliminan los esfuerzos residuales cuando se reacomodan
lasdislocaciones, a la recuperacin con frecuencia la podemos llamar
recocido de alivio de
esfuerzos. Adems, la recuperacin restaura la conductividad
elctrica elevada del material,lo que permitira fabricar alambres
los cuales podran usarse para transmitir energa
elctrica, los cuales aparte de tener alta conductividad seran
resistentes. Por ltimo, larecuperacin frecuentemente agiliza la
resistencia a la corrosin de los materiales...
Recristalizacin
Cuando se somete a muy altas temperaturas un metal trabajado en
fro previamente, larecuperacin rpida elimina los esfuerzos
residuales y produce la estructura de lasdislocaciones
poligonizadas. Durante este instante ocurre la formacin de ncleos
de
pequeos granos en los lmites de las celdas de la estructura
poligonizada, eliminando la
mayora de las dislocaciones. Debido a que el nmero de
dislocaciones se reduce en grandeescala, el metal recristalizado
tiene una resistencia baja pero una gran ductilidad. Se
denomina como temperatura de recristalizacin a la temperatura a
la cual aparece unamicroestructura de granos nuevos que tienen
pocas dislocaciones. Recristalizacin es el
proceso durante el cual se forman granos nuevos a travs del
tratamiento trmico a unmaterial trabajado en fro. La temperatura de
recristalizacin depende de varias variables,por lo tanto no es una
temperatura fija.
Crecimiento de granos
Cuando las temperaturas aplicadas en el recocido son muy altas,
las etapas de recuperacin
y de recristalizacin ocurren de una forma ms rpida, producindose
as una estructura degranos ms fina. Si la temperatura es lo
bastante alta, los granos comienzan a crecer, congranos favorecidos
que eliminan a los granos que son ms pequeos. Este fenmeno, al
cual se le puede denominar como crecimiento de granos, se lleva
a cabo por medio de lareduccin en el rea de los lmites de los
granos. En la mayora de los materiales ocurrir elcrecimiento de
grano si se mantienen a una temperatura lo suficientemente alta, lo
cual no
se encuentra relacionado con el trabajo en fro. Esto quiere
decir que la recristalizacin o la
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recuperacin no son indispensables para que los granos puedan
crecer dentro de la
estructura de los materiales.
Los materiales cermicos que presentan un endurecimiento casi
nulo muestran una cantidadconsiderable de crecimiento de granos.
Asimismo, puede ocurrir un crecimiento anormal de
granos en algunos materiales como resultado de una formacin de
fase lquida.
TRATAMIENTO TERMOQUIMICOS
Consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de
metales que se complementan
con la adicin de nuevos elementos en la superficie de las
piezas, de manera que se
modifica la composicin qumica superficial.
Con estos tratamientos, se pretende mejorar las propiedades
superficiales en los materiales
en especial, su dureza y resistencia al desgaste y a la
corrosin- sin modificar las
propiedades en su interior. De esta forma, se pueden obtener
piezas con una gran durezasuperficial y cuyo interior conserve una
elevada tenacidad.
CEMENTACIN O CARBURACIN
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Consiste en aadir carbono, mediante difusin, a la superficie de
un acero que presente un
bajo contenido en este elemento (como mximo 0,2-0,3%) con objeto
de aumentar su
dureza superficial y conseguir una alta tenacidad en el
ncleo.
La cantidad de carbono depende de varios factores:
Composicin qumica inicial del acero.
Naturaleza de la atmsfera carburante.
Temperatura.
Tiempo de duracin del tratamiento.
Es frecuente aplicar un tratamiento posterior de revenido para
eliminar tensiones internas.
NITRURACIN
Endurecimiento superficial del acero mediante la incorporacin de
nitrgeno.
La pieza que se pretende nitrurar se somete en un horno a una
corriente de amoniaco a una
temperatura prxima a 500 oC. A esta temperatura, se libera el
nitrgeno del amoniaco que
es absorbido superficialmente por el acero.
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Este nitrgeno forma nitruros con los elementos qumicos ( Al, Cr,
V, W, Mo) del acero
aleado, aumentado notablemente la dureza superficial del acero
tratado.
Antes de la nitruracin, las piezas se someten a temple y
revenido para evitar un
ablandamiento del ncleo de la pieza de acero a tratar.
La nitruracin, adems de incrementar superficialmente la dureza
de los aceros, los hace
ms resistentes a la fatiga y a la corrosin. Por este motivo, se
utiliza para endurecer piezas
de maquinar ia (vlvulas, bielas, cigeales, ) y tambin
herramientas (brocas).
BIBLIOGRAFIA:
http://www.tecnologiaycultura.net/UD5TraTer.pdf
http://centraltrust.net/ivanbohman/productopdf/acero%20bonificado%20705=Aisi%
204140.pdf
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