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Instituto tecnológico de zacatepec.Departamento de metalmecánica.
Título de trabajo:Tratamientos térmicos.
Profesor:Altamirano Zuñiga José Concepción.
Alumno: Gomar Ocampo Isaias.
Materia:procesos de manufactura.
Isaias Gomar Ocampo. Número de control 13091066
Instituto tecnológico de zacatepec.Departamento de metalmecánica.
Índice.Introducción al tratamiento de metales.................................................................................................1
Definición de tratamiento térmico:
variaciones,propiedades,tres tipos de aceros:Hipoeutectoide,hipereutectoide,eutectoide....................... 2
El recocido como tratamiento térmico :
Objetivos del tratamiento del recocido,etapas del recocido,tipos de recocido.......................................3,4
Temple como tratamiento térmico:proceso y efectos de temple....................................................... 4,5
La cementación como tratamiento térmico:Etapas de la cementación...........................6,7,8,9
Tratamiento térmico por el metodo de carburización:carburización por empaquetado,Carburado,cianurado y nitrurado,Carburización con gas
,Carburización en baño líquido. …......................................................................................................9,10
Isaias Gomar Ocampo. Número de control 13091066
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INTRODUCCIÓN.
A continuación se presenta una introducciíon sobre el tratamiento a metales.
Los metales, sobre todo los aceros y sus aleaciones, tal como se encuentran en elcomercio, después desu proceso de obtención, colada, solidificación y forja, no tienen laestructura adecuada para conseguirlas mejores características de utilización. Por ello espreciso someterlos a una serie de tratamientos quepuedan modificar la estructura internao únicamente la composición superficial y así modificar laspropiedades mecánicas(dureza, resistencia a la fatiga, resiliencia,...) de las piezas, acorde con el usoposteriorque se haga de ellas.Por otro lado, las piezas durante el servicio pueden verse afectadaspor la corrosión, entendida esta comola destrucción de materiales a consecuencia dereacciones químicas o electroquímicas con el medio quelas rodea.La corrosión químicaes debida a la descomposición superficial de la pieza por reacciones con ciertassustancias;humedad, ácidos, lejías, soluciones,salinas,en las que desempeña un papelimportante eloxígeno y la oxidación.Para que se produzca corrosión electroquímica tieneque existir un líquido conductor de la electricidad:agua, humedad,un electrolito, entredos metales. Formando así lo que se llama un elemento galvánico, donde el polo escorroído. Este elemento galvánico puede originarse por el contacto de dos metalesdistintos sin capa aislante intermedia corrosión intercristalina, por existir grietas internasen el metal corrosión de contacto, por estar la estructura del metal constituido porcristales de diferentessustancias corrosión intercristalina, por existir grietas internas enlos cristales del metal, provocandotensiones eléctricas en las partes del cristal,corrosióntranscristalina.También puede suceder que la corrosión conduzca a la formación depequeñas grietas, que al estar lapieza sometida a tensiones mecánicas, estas actúan comoentalladuras que pueden provocar la rotura dela pieza,corrosión con formación de grietasexistiendo tensiones mecánicas.Debido a todas estas reacciones las piezas debensometerse a procedimientos anticorrosivos que tiendana alargar la vida defuncionamiento.
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TRATAMIENTOS TÉRMICOS.
Continuaré describiendo que es un proceso de tratamiento térmico.
Los tratamientos térmicos tienen por objeto modificar la estructura de los materialesmetálicos mediante el ciclo de calentamiento y enfriamiento. Esto permite modificarciertas propiedades, sobre todo mecánicas, relacionadas con la estructura de los metales.Sólo son susceptibles de tratamientos térmicos las aleaciones que experimentantransformaciones en estado sólido. Estos tratamientos térmicos se aplican principalmenteen los aceros. Es preciso, para comprender las transformaciones de la estructura de unacero, conocer sus componentes estructurales.
En la imagen se aprecia un proceso detratamiento térmico.
Las variaciones de las propiedades vienen dadas en función del contenido decarbono, según el contenido de carbono se distinguen tres tipos de aceros:
1. Eutectoide (del griego: igualado, nivelado): acero con un 0,86% de C que tiene una cantidadequilibrada de cristales de hierro (ferrita, estructura centrada en el centro que tiene un átomo dehierro en los ocho vértices del cubo y un átomo de hierro en el centro) y carburo de hierro(cementita) que forman cristales homogéneos e uniformes denominados perlita.
2. Hipoeutectoide: acero con menos del 0,86% de C, contiene poco carbono para formar laestructura perlita por lo que queda ferrita sobrante formando una estructura no equilibradallamada ferrita-perlita
3. Hipereutectoide: acero con más de 0,86% de C, todos los cristales de hierro se emplean enformar perlita quedando carburo de hierro (cementita) sobrante dando una estructura noequilibrada que se designa con el nombre de perlita-cementita.
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Continuaré describiendo el primer tratamiento térmico.
RECOCIDO.Tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, se transforma en losconstituyentes más estables.
Objetivos del tratamiento del recocido.
Los objetivos del recocido son tanto eliminar las tensiones internas producidas por tratamientosanteriores (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 opara conseguir ciertas especificaciones mecánicas. A su vez, mediante el recocido, se disminuye eltamaño del grano y se puede producir una microestructura deseada controlando la velocidad a la que seenfría el metal.
Etapas del recocido
El recocido se realiza en tres etapas: primero se calienta el material hasta la temperatura de recocido,después se mantiene la temperatura durante un tiempo determinado. Por último se deja enfriar elmaterial lentamente. Se deben preparar debidamente las piezas que se vayan a recocer. Se debeeliminar la herrumbre y el óxido.
Tipos de recocido.
Recocido de eliminación de tensiones.
Por medio de la deformación en frío se presentan tensiones en el material. Dichas tensiones puedenprovocar deformaciones en las piezas, pero pueden eliminarse mediante un recocido calentando elmetal entre 550 y 650ºC y manteniendo la temperatura durante 30-120 minutos. Después se refrigera deforma lenta.
Recocido de ablandamiento.
Los materiales templados o ricos en carbono (sobre 0,9%) son difíciles de trabajar mediante arranquede viruta (torneado, fresado, etc) o mediante deformación en frío. Para ablandar el material puedehacerse un recocido. Se calienta la pieza entre 650 y 750ºC tras lo cual se mantiene la temperaturadurante 3-4 horas antes de disminuir lentamente su temperatura. Es habitual mantener una subida ybajada alternativa de la temperatura en torno a los 723ºC.
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Recocido normal.
Mediante el recocido normal se afina el grano dela estructura y se compensan las irregularidadesde las piezas producidas por deformaciones, yasea en caliente o en frío, tales como doblado,fundición, soldadura, etc. El procedimientoconsiste en calentar a temperaturas entre 750 y980ºC, conforme al contenido de carbono delmaterial, tras lo que se mantiene la temperaturapara después dejar enfriar lentamente al aire.Gráfica del recocido normal. Gráfica del recocido normal.
Continuaré describiendo el segundo proceso de tratamiento térmico.
TEMPLE.El temple es un proceso mecánico por el cual las aleaciones de acero y el hierro fundido se fortalecen yendurecen. Estos metales constan de metales ferrosos y aleaciones
PROCESO.
Esto se realiza calentando el material a una cierta temperatura, dependiendo del material, y luegoenfriándolo rápidamente. Esto produce un material más duro por cualquiera de endurecimientosuperficial o a través de endurecimiento que varía en la velocidad a la que se enfría el material. Elmaterial es entonces a menudo revenido para reducir la fragilidad que puede aumentar por el rápidoenfriamiento del proceso de endurecimiento. Los temas que pueden ser templados incluyen engranajes,ejes y bloques de desgaste.
En la imagen se muestra un proceso de tratamientotérmico de templado.
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EFECTOS DE TEMPLE.
Antes de endurecer el material, la microestructura del material es una estructura de grano de perlita quees uniforme y laminar. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita formada cuando el acero o hierrofundido se fabrican y se enfría a una velocidad lenta. Después de enfriamiento rápido endurecimiento,la microestructura de la forma material en martensita como una estructura fina, grano de aguja
CALENTAMIENTO.
EQUIPOS.
Hay tres tipos de hornos que se utilizan comúnmente en temple: horno baño de sal,2 horno continuo,3 yla caja de horno. Cada uno se utiliza en función de lo que otros procesos o tipos de temple se estáhaciendo en los diferentes materiales.
VELOCIDAD DE CALENTAMIENTO.
El calentamiento debe ser gradual para evitar grietas y tensiones térmicas.
TEMPERATURA DE CALENTAMIENTO.
Se debe tener cuidado en subir la temperatura (para aumentar la velocidad de austenización ) porque sepuede producir sobrecalentamiento del grano cristalino, con quema de los bordes de los granos queproduce infiltración de oxígeno, oxidación, descarburación, fragilidad excesiva de martensita, retenciónde austenita. En consecuencia, la temperatura depende del medio de enfriar utilizado: 30 °C mayor que
Ac3 si se trata de agua, 50 °C mayor si es aceite y 70 °C si es aire acondicionado.
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Continuaré describiendo el tercer proceso de tratamientotérmico.
LA CEMENTACIÓN.
La cementación es un Tratamientos funcional de aceros aleados y no aleados de proceso detratamiento termoquímico austenítico.Durante el transcurso de este proceso se enriquece lacapa exterior del componente con Carbono (carburación) o con Carbono y Nitrógeno(carbonitruración) con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de la capa exterior delcomponente.
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Etapas de la cementación. En la primera etapa las piezas son expuestas a una atmósfera que contiene Carbono oCarbono y Nitrógeno a una temperatura de entre 850 y 1.050 °C. En la segunda etapa sepuede producir inmediatamente el temple (cementación) a partir de esa temperatura, obien después de un enfriamiento intermedio y un recalentamiento a una temperatura decementación específica del material. La tercera etapa, el revenido, sirve principalmentepara aliviar tensiones internas y reducir la sensibilidad al agrietamiento durante elsubsiguiente rectificado.
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En la imagen resultados del proceso de cementado rodamientos de rodillos y engranajescónicos.
A continuación se mencionan los procesos de tratamientotérmico por el metodo de carburización
• Carburización por empaquetado.
Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbónico en una cajacerrada con material carbonáceo y calentarlo hasta 900 a 927 °C durante 4 a 6 horas. En este tiempo elcarbono que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto más tiempose deje a la pieza en la caja con carbono de mayor profundidad será la capa dura. Una vez caliente lapieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfría rápidamente en agua o salmuera. Para evitardeformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja paraposteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 °C (rojo cereza) y proceder al enfriamientopor inmersión. La capa endurecida más utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se puedentener espesores de hasta 0.4 mm.
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• Carburización en baño líquido.
El acero a cementar se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido. También se puede utilizarcianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 845 °C durante15 minutos a 1 hora, según la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorberá elcarbono y el nitrógeno del cianuro. Después se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera.Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0,75 mm.
• Carburización con gas.
En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementación. La pieza de acero con bajocontenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados delos hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre900 y 927 °C. después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar elhorno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 °C y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Coneste procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 0,6 mm, pero por loregular no exceden de 0,7 mm.
• Carburado, cianurado y nitrurado-
Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilización del nitrógeno y cianuroa los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos conayuda de las sales del cianuro y del amoníaco se logran superficies duras como en los métodosanteriores.
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Notas y referencias.
1. AVNER, Sydney H., Introducción a la Metalurgia Física, Segunda edición 2. McGraw−Hill, México,1995. REED−HILL, Robert E., Principios de Metalurgia Física,
Segunda edición, CECSA, México , 1980. 7 3. http://www.slideshare.net/albertojeca/recocido 4. http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm04/pfcm4_4_2.html 5. http://www.greenstone.org/greenstone3/nzdl;jsessionid=DC397F31E99DF54624EA40D1CEF7
965F?a=d&c=gtz&d=HASH014e32ed215adb38c797ca07.6&sib=1&p.a=b&p.sa=&p.s=ClassifierBrowse&p.c=gtz
6. Procesos industriales
Referencias
1. Askeland, Ronald R. (2011). «8». Ciencia e ingeniería de materiales (6° edición). México D.F:Cengage Learning. pp. 308–311.
2. Ira A. Fulton College of Engineering and Technology 3. Salt Bath Furnaces 4. horno continuo 5. Todd, Robert H., Dell K. Allen, and Leo Alting. Manufacturing Processes Reference Guide. 1st.
Ed. New York: Industrial Press Inc., bharani 1994
6. http://www.trateriber.es/pdf/Cementacion.pdf
Enlaces externos• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Tratamiento térmico.
• Revista gratuita en línea, de tratamientos térmicos.
• Introducción a los tratamientos térmicos.
• Tratamientos térmicos.
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