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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRATAMIENTO TERMICO DEL ACERO

: TALLER DE MATERIALES DE CONSTRUCCION TRADICIONALES: ING.WAINER:CORILLA ESPINOZA, Khely RuthFRANCIA MARTINEZ MIGUELCABALLERO CORDERO CINTHIAROJAS CARTOLIN KAREN : VI : A1

TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO

INDICE

INTRODUCIONOBJETIVOSB.1NATURALEZA FSICA Y QUMICA DEL ACERO.

B.2MICROESTRUCTURA

B.3-CLASIFICACION DE LOS ACEROS.B.4DIAGRAMAS DE FASES

C) TRATAMIENTOS TERMICOS..

C.1RECOCIDO.

C.2TEMPLE..

C.3REVENIDO

C.4NORMALIZADO.

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

ANEXOS

INTRODUCCIN

Los cambios repentinos y modificaciones del medio en que vivimos nos muestra todo el auge de la competencia en toda su magnitud es decir el comienzo de la nueva era que se traduce a los cambios repentinos ,que se basa en alteraciones modificaciones ,cambios en las tcnicas constructivas y tcnicas de duracin de ellas el tratamiento trmico es uno de ellos consiste en la modificacin y o alteracin del acero ,cierta modificacin provocada en sus propiedades como tambin en su composicin radica en calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente. Si bien sabemos ,el acero es una aleacin de hierro con carbono en una proporcin que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden aadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.Las propiedades fsicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribucin. Antes del tratamiento trmico, la mayora de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades de carbono y otros elementos en disolucin. La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composicin especfica y una estructura caractersticas, sus propiedades fsicas con intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado trmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, est por compuesto de perlita. el acero con cantidades de carbono an mayores es una mezcla de perlita y cementita, dndole cada uno de estos componentes cierta gradacin en cierto determinado uso de

OBJETIVOS

Los objetivos pretendidos con este trabajo son el de realizar un trabajo el cual sea lo mas general , completo y compacto posible , que por si mismo se pueda entender , incluso para alguien que no sepa nada de aceros , que se necesiten las minimas consultas externas , y que por si mismo tenga un desarrollo coherente y adecuado para su estudio.

Que al acabar su lectura se tenga una nocin completa y general del acero y de los tratamientos trmicos de los mismos.

Lo nico que lamento es no poder haber acompaado con mas graficas y fotos , todos los conceptos aqu desarrollados , ya que no dispongo de scanner y no los he encontrado por internet.

Familiarizarse con el tema ya que en Futuro emplearemos esta tcnica.

Observar como influye el tiempo de calentamiento en los resultados del tratamiento.

Comparar cmo varan los resultados para iguales tiempos segn la composicin del acero.

MARCO TEORICO

EL ACERO Y SU NATURALEZA

B.1NATURALEZA FSICA Y QUMICA DEL ACERO

Acero en realidad es un trmino que nombra a una familia muy numerosa de aleaciones metlicas, teniendo como base la aleacin Hierro Carbono. El hierro es un metal, relativamente duro y tenaz, con dimetro atmico d A = 2,48 ( 1 amstromg = 10 -10 m), con temperatura de fusin de 1 535C y punto de ebullicin 2 740C. Mientras el Carbono es un metaloide, con dimetro mucho ms pequeo (d A = 1,54 ), blando y frgil en la mayora de sus formas alotrpicas (excepto en la forma de diamante en que su estructura cristalogrfica lo hace el ms duro de los materiales conocidos). Es la diferencia en dimetros atmicos lo que va elemento de mayor di Cuando una sustancia logra disolverse en otra se tiene una solucin, donde a la primera, que es minoritaria, se le llama soluto y a la segunda, que es mayoritaria,se le llama solvente. Estas sustancias pueden ser slidas, lquidas o gaseosas. Al igual que el carbono, actan otros elementos que devienen en intersticiales. debido a su dimetro atmico menor a 2 , lo que les da mayor posibilidad de difusin a travs de los intersticios de la estructura cristalina del hierro. Estos elementos son el Nitrgeno ,Hidrgeno ,Boro, Oxgeno (d A = 1,20 ), etc. Va a ser esta posibilidad de difusin intersticial la responsable de una gran cantidad de posibilidades tecnolgicas y variantes de propiedades en el acero, especialmente las vinculadas al endurecimiento, gracias a la solucin slida intersticial de carbono en hierro, y a la formacin de compuestos intersticiales como carburos y nitruros que aparecen como componentes usual mente muy duros en los aceros aleados. Por otro lado, otros elementos como el cromo, nquel, titanio, manganeso, vanadio, cobre, etc. con dimetros atmicos cercanos al del hierro (condicin indispensable), formarn soluciones slidas sustituciones en un intervalo que depender de la semejanza de estructura cristalina, de la afinidad qumica y de las valencias relati- vas. Estas soluciones sustitucionales son las ms frecuentes y numerosas entre los metales, especialmente en el acero. . En un metal que est formado por la unin de electrones girando alrededor de un ncleo, como es posible que pueda tener tan buena solidez, tenacidad y dureza.

QU FUERZAS EXPLICAN ESTA COHESIN? El enlace metlico es un enlace muy peculiar que permite la movilidad de los electrones alrededor de los ncleos generando una cohesin entre ellos, gracias a fuerzas de repulsin entre ncleos y entre electrones, y a fuerzas de atraccin entre ncleos positivos y electrones; y, a la vez, permite un ordenamiento muy regular de los iones (tomos que han perdido o ganado electrones, segn su valencia) dando lugar a una estructura cristalina. La estructura cristalina se caracteriza por una distribucin regular de los tomos (y iones) en el espacio. Hay 14 estructuras posibles de cristalizacin, aunque la mayor parte de los metales cristalizan en tres tipos de estruct uras, dos de ellas cbi cas y una hexagonal. El enlace metlico es el responsable de la dureza, la resistencia mecnica y la plasticidad que caracterizan a los metales. Es su gran movilidad de los electrones lo que explica tambin el brillo metlico y las conductividades trmica y elctrica. Formas alotrpicas son las diversas formas en que un metal alotrpico puede presentarse, segn su estructura cristalogrfica. Cuando un metal mono componente o monofsico, sin haber variado su composicin qumica, sufre un cambio rever sible de estructura cristalina, se dice que es alotrpico. Se llama fase a un componente que constituye una entidad diferenciada de las otras fases, en base a su composicin qumica, a su naturaleza fsica, a su estruc tura cristalogrfica, a sus propiedades fsicoqumicas, etc El hierro es un metal alotrpico pues pasa de una estructura b.c.c., conocida como hierro alfa, que existe desde temperatura ambiente hasta los 910 C, a una tura f.c.c. del hierro gamma, que existe entre los 912 y 1 500C, y luego retorna a la estructura b.c.c., esta vez, del hierro delta, que existe hasta los 1 540C. El enlace metlico es el responsable de la dureza, la resistencia mecnica y la plasticidad que caracterizan a los metales. Es su gran movilidad de los electrones lo que explica tambin el brillo metlico y las conductividades trmica y elctrica. Formas alotrpicas son las diversas formas en que un metal alotrpico pued presentarse, segn su estructura cristalogrfica. Cuando un metal monocomponente o monofsico, sin haber variado su composicin qumica, sufre un cambio rever sible de estructura cristalina, se dice que es alotrpico. Se llama fase a un componente que constituye una entidad diferenciada de las otras fases, en base a su composicin qumica, a su naturaleza fsica, a su estructura cristalogrfica, a sus propiedades fsicoqumicas, etc. El hierro es un metal alotrpico pues pasa de una estructura b.c.c., conocida como hierro alfa, que existe desde temperatura ambiente hasta los 910 C, aunque, lgicamente, presentar cambios de composicin que incluyen a los nuevos elementos presentes. Las propiedades mecnicas en los aceros son influenciadas fuertemente por el contenido de carbono, ya que determinan cantidades diferentes de uno de los componentes ms duros en el acero, como es la cementita, o de su mezcla eutectoide, la perlita. An en estado de temple (endurecido por enfriamiento rpido), el contenido de carbono del acero sigue siendo importante pues una martensita de mayor contenido de carbono ser tambin ms dura.

B.2MICROESTRUCTURA

Veamos un poco ms adentro en la estructura del acero. Un producto de acero, como una barra o una plancha, es un slido que est formado por granos. Al microscopio son granos los que se observan como microcomponentes del acero. Estos granos pueden ser de alguna de las fases, o mezcla de fases, que estn presentes en todo acero normal: ferrita, perlita, cementita; por lo que pueden tener diferente aspecto.De esta forma un acero al carbono, de un contenido de carbono de 0,20 %, estar formado por una proporcin de 75% de fase ferrita (cuyo contenido de carbono, temperatura ambiente, no pasa de 0,008 %) y aproximadamente 25 % de perlita (cuyo contenido de carbono es fijo y corresponde a 0,8 %); mientras un acero de mayor contenido de carbono (por ejemplo, 0,40 %) tendr mayor proporcin de perlita (aproximadamente 50 % )Los granos, a su vez, estn formados por agregados de cristales. Son estos cristales los que van a determinar en gran medida las propiedades del acero. Como ya ha sido dicho, cada fase tiene diferente estructura cristalina o cristalogrfica, y, por tanto, cada fase posee diferentes propiedades. El acero poseer, en general y proporcionalmente, las propiedades promedio del conjunto.

CLASIFICACIN DEL ACEROLos aceros se clasifican en cinco grupos principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleacin ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.a. ACEROS AL CARBONOEl 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre. Con este tipo de acero se fabrican maquinas, carroceras de automvil, estructuras de construccin, pasadores de pelo, etc.

b. ACEROS ALEADOSEstos aceros estn compuestos por una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.

c. ACEROS DE BAJA ALEACIN ULTRARRESISTENTESEs la familia de aceros mas reciente de las cinco. Estos aceros son ms baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleacin. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la fabricacin de bagones porque al ser ms resistente, sus paredes son ms delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor.Adems, al pesar menos, tambin se pueden cargar con un mayor peso. Tambin se emplea para la fabricacin de estructuras de edificios.D. ACEROS INOXIDABLESEstos aceros contienen cromo, nquel, y otros elementos de aleacin que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidacin. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. Tambin se emplean mucho para tuberas, depsitos de petrleo y productos qumicos por su resistencia a la oxidacin y para la fabricacin de instrumentos quirrgicos o sustituci de huesos porque resiste a la accin de los fluidos corporales. Adems se usa para la fabricacin de tiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fcil de limpiar.d. ACEROS DE HERRAMIENTASEstos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de maquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleacin que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.

B.4DIAGRAMA DE FASES DEL ACEROBien, ya hemos dicho que los aceros estn compuestos por ciertas fases, las cuales a su vez tienen ciertas caractersticas diferenciadas. La diferente proporcin de estas fases determinar en mucho las propiedades del acero. Tambin se ha dicho que el contenido de carbono y de otros elementos influyen sobre las propiedades del acero, esto quiere decir que estos elementos se metern dentro de estas fases cambiando a su vez sus propiedades. La forma ms simple de visualizar este hecho es a travs de un diagrama de fases en equilibrio hierro-carbono.El diagrama hierro-carbono solo tiene una zona de inters tecnolgico que lo constituye la porcin hierro-carburo de hierro. El carburo de hierro conocido como cementita es un compuesto Fe 3 C con 6,67 % de carbono. Este es un diagrama metaestable, pues para fines prcticos se puede considerar que la cementita es una fase iacuasiestablel_ y tcnicamente representa condiciones de equilibrio tiles para entender las transformaciones que veremos en los aceros.Considerando el contenido de carbono, es prctica comn dividir este diagrama en dos partes: la de las fundiciones (entre aproximadamente 2 y 6,67 % de carbono) y la de los aceros (entre 0 y 2 % de carbono). Vemos, adems varias zonas definidas dentro del diagrama. Tenemos varias soluciones slidas. La solucin slida gamma (derivada de la fase gamma del hierro) se llama austenita y posee una estructura f.c.c. A alta temperatura se tiene la regin de la solucin slida delta (derivada de la fase delta del hierro) con estructura f.c.c. Mientras que a menor temperatura se tiene la regin de la ferrita (derivada de la fase alfa del hierro) tambin con estructura f.c.c La transformacin ms importante en este diagrama, desde el punto de vista de su utilizacin tcnica, lo constituye la transformacin austentica: Austenita ! Ferrita + CementitaEsta transformacin se verifica a 723C , que es conocida como la temperatura eutectoide, y su control constituye un poderoso medio de determinar las propiedades mecnicas del acero adecundolas a nuestro uso. El control y aprovechamiento de esta transformacin constituye una buena parte del campo de aplicacin de los tratamientos trmicos. La velocidad de enfriamiento determinar la microestructura final presente en el acero, decidir si la fase presente es de naturaleza metaestable o estable o si es una fase fuera del equilibrio; y por tanto determinar las propiedades mecnicas, fsicas, qumicas, etc. asociadas a las fases presentes.Si esta transformacin se realiza enfriando lentamente se producir la mezcla eutectoide conocida como perlita, formada por finas capas alternadas de cementita y ferrita. Cuanto ms lentamente se realice esta transformacin ms gruesas sern estas capas y mayor ser el tamao de grano del acero (esto sucede en el tratamiento trmico conocido como recocido). Si el enfriamiento es menos lento se tendr una perlita con capas o lamelas ms finas, como sucede en el normalizado.El acero recocido es ms blando que el acero normalizado.Si mediante un enfriamiento acelerado, desde la zona austentica, logramos evitar la transformacin eutectoide tendremos una fase fuera del equilibrio llamado martensita. Este nuevo componente microestructural posee alta dureza aunque con una cierta fragilidad. La martensita es una solucin slida sobresaturada de carbono atrapado en hierro alfa lo que lleva a una estructura tetragonal de cuerpo centrado derivada de la estructura b.c.c. El eje z de la celda cbica es mayor debido a la inclusin de tomos de carbono. Esta fuerte alteracin de la red es la responsable de la alta dureza de la martensita y tambin de su aspecto microestructural acicular.

C. TRATAMIENTOS TERMICOS DE LOS ACEROS

El tratamiento trmico consiste en una combinacin de operaciones de calentamiento, y enfriamiento, con tiempos determinados, aplicados a un metal o aleacin en el estado solido, en una forma tal que producir las propiedades deseadas, por lo que el calentamiento, con el nico fin de favorecer una deformacin, no se incluye dentro de esta definicin. El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecnicas, o adaptarlas, dndole caractersticas especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecnica, as como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformacinTodos los procedimientos de tratamientos trmicos de aceros, incluyen la transformacin o descomposicin de la austenita,por lo que el primer paso en cualquier proceso de tratamiento del acero, ser el calentar el material a alguna temperatura , que como minimo sea la del intervalo critico que lleva a la formacin de la austenita.Los factores fundamentales que influyen en el tratamiento termico, son la temperatura y el tiempo ,tanto es asi que el proceso del tratamiento se caracteriza por la temperatura de calentamiento maxima tmax , que es la temperatura hasta la cual se calienta el material durante el tratamiento , el tiempo que se mantiene a la temperatura de calentamiento, por las velocidades de calentamiento Vcal , y de enfriamiento Venfr , las cuales se toman en su valor medio ponderado en todo el proceso, y este valor se hace extensivo a todo el intervalo de temperaturas deseado. Segn sea esta velocidad de enfriamiento , dara una estructura cristalina diferente, y unas propiedades fsicas y qumicas diferentes, para cada acabado,(segn lo comentado en la parte del diagrama de fases).El tratamiento puede ser simple, complejo ( varios calentamientos y enfriamientos), escalonado, intermitente,etc, pero todos ellos se pueden representar mediante una grafica de la Temperatura frente al Tiempo.Durante los tratamientos trmicos, los aceros sufren deformaciones importantes, debidas al desigual y rapido enfriamiento de las diferentes partes de las piezas, asimismo experimentan cambios de volumen , debidos a dilataciones trmicas ( al calentarse el acero , este se dilata aumentando su volumen , a medida que se eleva su temperatura, segn su coeficiente de dilatacin termica, que esta del orden de 14 x 10 -6 ) y a modificaciones en la microestructura del acero ( al calentar un acero, la zona critica se contrae , y luego al enfriarse cuando llega aproximadamente sobre los 710-680, se vuelve a dilatar, esto se produce por los cambios de estructura, es decir, a la transformacin de perlita en austenita en el calentamiento, y al contrario en el enfriamiento), debido a estos cambios de volumen, hay que tener cuidado con los tratamientos elegidos, ya que cuando el enfriamiento es lento (recocido), estos cambios ocurren a alta temperatura y los cambios no son importantes, ya que el acero caliente es plastico y admite ciertas deformaciones, pero cuando se templa un acero , la transformacin ocurre a baja temperatura y aparecen en la estructura cristalina , cristales de martensita en vez de perlita, entonces es mas peligroso porque el acero frio no es plstico, y el aumento de volumen suele ser bastante mayor , adems algunas veces este cambio de volumen solo lo sufren ciertas partes de las piezas, y otras no, con lo que existe un riesgo de rotura mucho mayor.Las variaciones de las propiedades del material , que se producen como consecuencia de los tratamientos trmicos , deben de ser permanentes , para poder beneficiarnos constructivamente de estos cambios, ya que si no no tendra ningn sentido.Los tratamientos trmicos se pueden clasificar en 4 tipos, los cuales tienen ciertas semejanzas, en los tres se calienta el acero a una temperatura ligeramente superior a la critica, y luego , despus de un periodo de permanencia en esta temperatura , suficiente para conseguir el estado austenitico, se enfran las piezas. La diferencia fundamental entre los tres tratamientos es la velocidad de enfriamiento, que es lo que caracteriza a cada tratamiento, siendo asi que las dos primeras partes (calentamiento y permanencia), se pueden estudiar en comn para los tipos , que son: -recocido (de primer y segundo genero)

-temple

-revenido

normalizado

En estos tratamientos hay que alcanzar una temperatura ligeramente mas elevada que la critica superior ( excepto el recocido subcritico ) , para conseguir que todo el acero pase al estado austenitico , este exceso de temperatura es de 50 a 70 grados por encima para el normalizado, 40 a 60 grados para el temple, y de 20 a 40 grados para el recocido.

Para conseguir que toda la masa del acero este formada por cristales de austenita , Hace falta que el acero este a la temperatura de tratamiento cierto tiempo , que dependera de la masa de las piezas , de la temperatura , de la velocidad de calentamiento , de la clase de acero , y del estado inicial y final del material , el tiempo de mantenimiento empieza cuando toda la pieza ( incluyendo la parte del interior ), ha alcanzado la misma temperatura , ya que al rebasar las temperaturas criticas , todo el carbono forma solucion con la austenita , en las cuales unas partes pueden tener mas concentracin de carbono que otras, y este porcentaje tiende a igualarse en toda la masa , proceso este que se puede ver retardado por las fronteras de grano, por impurezas de fosforo y oxigeno etc.Cuando se alcanza la temperatura de austenizacion en los aceros hipoeutectoides tiene que transcurrir un tiempo para que el carbono se difunda en las zonas que antes fueron ferriticas.. El tiempo necesario para tener una estructura de austenita homognea, tambien varia con la mxima temperatura alcanzada y con la forma de la microestructura inicial, cuanto mas alta sea la temperatura, menos tiempo sera necesario para homogeneizar la microestructura.

La duracin del calentamiento depende tambin de la clase tratamiento que vayamos a realizar , en los normalizados se usaran permanencias mas cortasEn los recocidos las permanencias seran mas largas , ya que no solo hay que conseguir la formacin del estado austenitico , sino tambin la difusin y homogeneizacin de los constituyentes.

En este tiempo de mantenimiento del acero a temperatura elevada , los cristales de austenita se desarrollan y aumentan de tamao , y a mas temperatura y mas duracin , mas se desarrollan y mas gruesos se hacen , y como el tamao de los cristales del acero final dependen del tamao de los cristales de austenita , tendremos un producto final de cristales gruesos , por eso para afinar un acero de granos gruesos , basta con calentarlo a una temperatura lo mas justo por encima de la critica y luego enfriarlo al aire , siendo esto el recocido.C1. -RECOCIDOSe pueden distinguir dos tipos , de primer grado o subcritico , que es el calentamiento de un metal dentro de una misma fase , sin cambio de la misma , y un posterior enfriamiento a una velocidad lenta, con esto se consigue llevar al metal al estado estable , eliminando tensiones residuales y dislocaciones de la red produciendo una re cristalizacin y el de segundo genero en el que se produce un cambio de fase. El objetivo del recocido es ablandar el acero y regenerar su estructura, es la primera operacin a realizar en un tratamiento trmico ya que subsana defectos de los procesos de fabricacin del acero, como la colada, la forja ,etc. y prepara el metal para las operaciones mecnicas siguientes como el mecanizado ,extrusionado ,etc.Si no hay necesidad de cambiar la distribucin del componente ferritico, y el grano de la estructura inicial no es muy grueso, el calentamiento se producira por debajo de la temperatura critica de fusin, consiguiendo solo una recristalizacion del componente perlitico (recocido de austenizacion incompleta). Normalmente en los aceros hipereutectoides, y algunos hipoeutectoides que se suelen recocer con austenizacion incompleta , no se cumple la condicin de que todo el material este en estado austenitico al comenzar el enfriamiento, con lo que se utilizan temperaturas entre la critica inferior y la superior. En estos casos se produce una estructura globular ( de perlita globular) , ya que es la de distribucin microgrfica mas uniforme, y la que despus del temple da mayor tenacidad , y son mucho mas fciles de mecanizar.Esta tcnica se suele utilizar para los aceros de herramientas,Los recocidos subcriticos ( por debajo de la temperatura critica inferior), se pueden dividir en tres clases , que son :

recocido de ablandamiento: sirve para ablandar el acero rapidamente, calentando el acero a una temperatura lo mas elevada posible , pero siempre inferior a la critica, para dejarlo enfriar al aire . recocido contra acritud: se realiza a temperaturas mas bajas que las del ablandamiento(550-650) , y se consigue un aumento de la ductilidad de los aceros de bajo contenido en carbono , destruyendo la cristalizacion alargada de la ferrita y se crean cristales poliedricos mas dctiles.

-recocido subcritico globular: para conseguir una estructura globular similar a la de la austenizacion incompleta, se somete a los aceros a un calentamiento a temperaturas inferiores , pero proximas a la critica inferior, enfrindose en el horno.En el recocido de segundo genero o de austenizacion completa ,se calienta el material por encima del punto critico superior , y se mantiene caliente hasta lograr una homogenizacin del material, luego producimos un enfriamiento lento para conseguir que el acero quede blando , cuanto mas lento sea el enfriamiento mas blando sera el acero , si se aumenta la velocidad de enfriamiento al atravesar el acero la zona critica , se aumenta la dureza , si esta velocidad sobrepasa la velocidad critica , la austenita comienza a transformarse en otros constituyentes.El acero se puede sacar del horno cuando ya los cristales de austenita se han transformado completamente en perlita blanda , este punto depende de la velocidad de enfriamiento , por ejemplo a una velocidad de 10 grados -hora , el proceso de transformacin ocurre sobre los 700*680 grados , y a 20 grados - hora, la transformacin ocurre a 680-650 grados

C. 2. TEMPLE:El temple es un tratamiento termico que consiste en enfriar muy rapidamente , la mezcla austenitica homognea , que tenemos despus de calentar el acero ,

Con este enfriamiento rapido se consigue un aumento de dureza , ya que el resultado microscopico final es una mezcla martenstica . La temperatura de temple para los aceros hipoeutectoides son de 30-50 grados, por encima de esta temperatura , el grano de austenita crece mucho, obtenindose austenita basta de baja tenacidad . El tiempo de enfriamiento debe de ser rapido pero solo en el intervalo de temperatura de 650-400 grados, que es donde la austenita es menos estable , y es donde se forma la mezcla de ferrita y cementita , por encima de 650 grados la velocidad puede ser mas lenta , pero no tanto que permita la precipitacin de ferrita o la transformacin de austenita en perlita , por debajo de los 400 grados comienza la zona de estabilidad de la austenita , y el enfriamiento puede volver a ser lento, y en el intervalo de 200-300 grados, el enfriamiento debe de ser lento para evitar tensiones termicas resultantes de un enfriamiento rapido.En los aceros hipereutectoides el temple se suele realizar con calentamiento de austenizacin incompleta , en la masa original caliente hay austenita y una cantidad de cementita y carburos aleados, despus del enfriamiento se obtiene martensita y carburos , este proceso produce mejores resultados en la practica industrial.Factores que influyen en el temple de los aceros son la composicin, el tamao de grano , el tamao de las piezas .El estudio de las velocidades criticas del temple debe de hacerse con ayuda de las curvas de la S de enfriamiento continuo , las cuales reflejan la influencia de la composicin sobre la velocidad de enfriamiento , al aumentar el porcentaje de nanganeso y cromo , las curvas se desplazan hacia la derecha y por tanto las velocidades criticas del temple disminuyen.El tamao de grano modifica la situacin y forma de la curva S ,en aceros de la misma composicin , las velocidades del temple de grano grueso son menores que las velocidades de grano fino. El tamao , volumen , y espesor de las piezas tiene gran importancia, ya quesi enfriamos una pieza grande primero se enfria la superficie exterior rapidamente , pero las capas interiores tardan mas , ya que el calor debe de atravesar las capas exteriores y estas capas tienen una conductividad limitada , con lo cual perfiles delgados enfrian antes que gruesos.El medio de enfriamiento tambin influye siendo este proceso por etapas , en la primera el acero al sumergirse en el liquido se forma una capa de vapor , al ser su temperatura muy alta, que rodea el metal , y el enfriamiento se hace por conduccin y radiacin a traves de la capa gaseosa , siendo un enfriamiento muy lento.

En la segunda etapa cuando desciende la temperatura de superficie del metal , la pelcula de vapor va desapareciendo , pero el liquido hierve alrededor de las piezas y se forman burbujas que transportan el vapor por conduccin. En la tercera etapa el enfriamiento lo hace el liquido por conduccin y conveccion , cuando la diferencia de temperatura del liquido y la pieza es pequea., con lo que el liquido influye en la velocidad segn su temperatura de ebullicin, su conductividad termica , su viscosidad , su calor especifico y su calor de vaporizacin.La templabilidad de un acero es una propiedad que determina la profundidad y distribucin de la dureza alcanzada al producirse un enfriamiento desde la zona austentinica . La templabilidad del hierro aumenta si se aaden aleantes , con lo que a mas carbono mas templabilidad , sin embargo tambien aumenta el volumen , con lo que el enfriamiento de la pieza no es homogneo , y enfria antes en el exterior que en el ncleo , el cual no se podra dilatar al enfriarse por la compresin ejercida por la pieza ya enfriada , creandose unas tensiones de compresin en el interior y de traccin en la superficie que pueden llegar a romperla, con lo que hay que bajar el contenido en carbono , pero a su vez la templeabilidad baja , con lo que se crea una contradiccin.

Se considera que el temple de un acero es aceptable cuando la microestructura esta formada por lo menos con un 50% de martensita , pero para conseguir las mejores caractersticas mecanicas en el producto final el porcentaje de martensita debe de estar entre el 50 y el 90 %.Existen muchos ensayos para determinar la templabilidad , pero el mas utilizado es el ensayo Jominy , cuyos resultados se expresan como una curva de dureza frente a la distancia desde el extremo templado. Del estudio de estas curvas se puede observar que la mxima dureza que se consigue en el temple del acero es funcin del contenido en carbono , que la presencia de elementos

De aleacin en los aceros permite obtener durezas elevadas aun a bajas velocidades de enfriamiento, que pequeas cantidades de elementos aleados convenientemente seleccionados, ejercen mas influencia en la templabilidad que un gran porcentaje de un solo elemento.Si se realiza un temple mal , nos podemos encontrar con defectos en la pieza como una dureza insuficiente para nuestros propsitos , que se hayan formados puntos blandos , piezas con mucha fragilidad , descarburacin , grietas etc.La dureza escasa y la formacin de puntos blandos se explican por la falta de calentamiento, por no haber alcanzado la temperatura necesaria, o por no haber permanecido el suficiente tiempo en ella , la fragilidad excesiva es por un temple a temperaturas altas, etc. por lo cual hay que extremar los cuidados a la hora de iniciar un proceso de temple , y realizarlo correctamente, ya que son muchos los factores que pueden echar a perder las piezas , y que no sean validas para nuestros propsitos.Existe un proceso llamado temple superficial que se usa para endurecer superficialmente ciertas piezas de acero conservando la tenacidad de su ncleo, el proceso consiste en calentar las capas superficiales a una temperatura superior a los puntos crticos y enfriar rpidamente siguiendo la seccin de la pieza , como las diferentes capas interiores de la pieza se han calentado a diferentes temperaturas , se ha producido en la pieza diferentes temples, en la superficie el temple ser completo , en el interior , incompleto , y en el centro inexistente.

Hay diferentes mtodos como el de calentamiento por llama oxiacetilenica , recomendado para piezas que por su forma o tamao , no se pueden aplicar otros mtodos ,la ventaja de este mtodo es que se pueden templar incluso partes de una pieza , el mtodo de induccin , que usa el flujo magntico creado por una corriente alterna de alta frecuencia que pasa por un inductor , la caracterstica mas importante de este mtodo es que para cada forma de pieza

Se le colocan unas espiras de una forma determinada , es el metodo mas empleado ya que no se quema el carbono , no se produce oxidacin , y no se forma cascarilla , el inconveniente principal es que no se puede utilizar para piezas unicas , ya que hay que crear un inductor especifico para cada forma.

C.3 . REVENIDODespus del temple, los aceros suelen quedar demasiado duros y fragiles para los usos a los que estan destinados . Esto se corrige con el proceso del revenido , este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura mas baja que su temperatura critica inferior, enfrindolo luego al aire , en aceite o en agua , con esto no se eliminan los efectos del temple , solo se modifican , se consigue disminuir la dureza , resistencia , y las tensiones internas , y se aumenta la tenacidad . El acero , despus del temple , esta compuesto por cristales de martensita , si se vuelve a calentar a diferentes temperaturas, entre Temp. Ambiente y 700 y despus se enfria al aire , la resistencia a la traccin disminuye a medida que la Temp.. del revenido aumenta , y al mismo tiempo aumenta la ductilidad y la tenacidad , la resistencia al choque o resiliencia , que es baja cuando el revenido se hace a Temp.. Inferiores a 450 , aumenta cuando se hace a Temp.. mas elevadas. En ciertos aceros en los que despus del temple queda austenita residual , se presenta un aumento de dureza , cuando el revenido se hace entre 350 y 550 , transformndose la austenita en otros constituyentes. Los aceros despus del revenido , por lo general se contraen

Estas variaciones de propiedades que suceden en el revenido , se deben a los cambios micro estructurales , que consisten en la descomposicin de la martensita que se habia obtenido en el temple y que se transforma en otros constituyentes mas estables . La estructura obtenida en un revenido a 200-250 es de martensita de red cbica , a 400 se observa un oscurecimiento fuerte ,al aumentar a 600-650 se desarrolla la coalescencia de la cementita. Con ayuda del telescopio electrnico se ha podido llegar a la conclusin que el revenido se hace en tres etapas:

La primera etapa se realiza a bajas temperaturas , menores de 300 , y se precipita carburo de hierro epsilon y el porcentaje de carbono en la martensita baja a 0.25% , el carburode hierro cristaliza en el sistema hexagonal , en los limites de los subgranos de la austenita , y la martensita cambia su red tetragonal a rec cubica

En la segunda etapa , solo se presenta cuando hay austenita retenida en la microestructura del acero , la cual se transforma en bainita , que al ser calentada a altas temperaturas tambin precipita en carburo de hierro , con formacin final de cementita y ferrita. en la tercera etapa, el carburo de hierro que apareci en la primera etapa, se transforma en cementita , cuando sube la Temp.. se forma un precipitado de cementita en los limites y en el interior de las agujas de martensita , la cual al aumentar la Temp.. se redisuelve la del interior y se engruesa la del exterior, al subir mas la Temp.. se rompe la cementita exterior , y a 600 la matriz queda constituida por ferrita . al final la martensita se ha transformado en cementita y ferrita.En los revenidos la martensita obtenida al temple, va perdiendo carbono que aparece en forma de carburo epsilon , y cementita.Cuando despus del temple aparece austenita residual, los cambios micro estructurales cuando empieza a calentar , son iguales a los anteriores , pero a 225 comienza la descomposicin de la austenita hasta los 400 , producindose un oscurecimiento de la estructura. Cuanto mas baja sea la temperatura del temple , la austenita residual sera menos refractaria , y a mas Temp.. del temple ser mas difcil conseguir la transformacin isotermica de la austenita . Esta austenita sufre una precipitacin de carburos complejos de alta aleacin , y disminuye el contenido en carbono , despus de esta precipitacin y al enfriar , se transforma en bainita.En algunas clases de aceros , el revenido entre 250-400 , se presenta una disminucin de la tenacidad , que se produce en la tercera fase del revenido , cuando la cementita envuelve las agujas de martensita , la fragilidad aumenta cuanto mayor es la red de cementita , y a temperaturas mayores esta red desaparece , y aumenta la fragilidad.

Existe otra fragilidad llamada de Krupp , que se presenta en los revenidos de los aceros cromo-niqueles , y se presenta cuando despus del temple , el acero permanece mucho tiempo en el intervalo de 450-550 , esta fragilidad no va acompaada de cambios de dureza, volumen, ni cambios significativos en la estructura , esta fragilidad aparece en los aceros sensibles a este fenmeno independientemente de la velocidad de enfriamiento , para evitar este fenmeno se enfria rapidamente para evitar estar mucho tiempo en este intervalo de temperaturas.Para valorar la importancia de esta fragilidad se utiliza el coeficiente de susceptibilidad S = resiliencia de enfriamiento muy rapido / resiliencia de enfriamiento lento.

Los factores que influyen en la fragilidad del revenido , son la velocidad de enfriamiento ( como hemos comentado antes) , el tiempo de permanencia en el intervalo de temperatura critica y la duracin del revenido a Temp.. superiores a la zona de fragilidad.

C.4 NORMALIZADOEl normalizado se lleva a cabo al calentar a unos 35 por encima de la Temp.. critica superior, se mantiene un tiempo , y luego se enfria en aire esttico h asta la Temp.. ambiente , con esto se consigue un acero mas duro y resistente que el que se obtiene con un enfriamiento mas lento , en un horno despus de un recocido . Este tratamiento se utiliza tanto para piezas fundidas, forjadas o mecanizadas , y sirve para afinar la estructura y eliminar las tensiones que suelen aparecer en la solidificacin , forja etc. . La velocidad de enfriamiento es mas lenta que en el temple y mas rapida que el recocido , es un tratamiento tipico de los aceros al carbono de construccin de 0.15 a 0.40 % de carbono , y las temperaturas normales del normalizado varia segn el porcentaje en carbono , que va desde 840 a 935 , segn la composicin sea desde 0.50 a 0.10 % de carbono.

Debido al incremento de velocidad de enfriamiento , hay menos tiempo para la formacin de ferrita proeutectoide en los aceros hipoeutectoides y menos cementita proeutectoide en los aceros hipereutectoides en comparacin de los recocidos. En los aceros hipereutectoides el normalizado reduce la continuidad de la red de cementita y en algunos casos la elimina , con lo que a mas velocidad de enfriamiento mas fina sera la perlita resultante.Hay otros mtodos de tratamiento trmico para endurecer el acero.CementacinLas superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno.

CARBURIZACINLa pieza se calienta mantenindola rodeada de carbn vegetal, coque o gases de carbono.

CIANURIZACIN

Se introduce el metal en un bao de sales de cianuro, logrando as que endurezca.

NITRURIZACIN

Se emplea para endurecer aceros de composicin especial mediante su calentamiento en amoniaco gaseoso.

C.8. RECOCIDO PARA LA ELIMINACION DE LOS ESFUERZOS.

Este Recocido se diferencia del Recocido Total ya que el acero es calentado hasta una temperatura mas baja (un poco mas alta que la lnea de temperatura eutectoide).

Para los aceros hipoeutectoides el recocido incompleto, como tambin se llama este proceso, se utiliza para la eliminacin de los esfuerzos internos y mejorar la facilidad de elaboracin por corte.

Este proceso solo produce la recristalizacin parcial del acero a cuenta de la transformacin Perlita _ Austenita. La Ferrita en exceso solo parcialmente pasa a la solucin solida y no se somete totalmente a la recristalizacin.

Este proceso facilita el tratamiento mecnico en caliente de aquellos acero hipoeutectoides que no formaron un grano basto dentro de la estructura.

Uno de los propsitos del recocido es proporcionar suavidad, adems de refinar el grano y mejorar el maquinado. De nuestra experiencia podemos corroborar esto ya que podemos observar que en todas las muestras disminuye la dureza del acero. Ejem para la muestra nmero #1 de el acero 3135 la dureza promedio disminuyo de 24.5 a 12 unidades de dureza Rockwell, prcticamente se redujo un 50% de la dureza medida antes del tratamiento trmico.

CONCLUSIONES

.El acero es un material indispensable en la civilizacin actual, la mayor parte de la industria siderrgica actual esta basada en la fabricacin y transformacin del acero.

Tambin hemos visto el proceso que se necesita para logra conseguir el acero y las complicaciones que tiene este proceso que es muy complejo.

Por ejemplo hemos aprendido los diferentes tipos de acabados que se le pueden dar al acero y como se hacen o se logran estos acabados.

La fabricacin del acero comenz por accidente ya que los expertos en la materia intentando fabricar hierro calentaron excesivamente la masa y la enfriaron muy rpido obteniendo la aleacin del acero en lugar de hierro.

Los sistemas de obtencin del acero son muy variados dependiendo de la cantidad del acero a obtener.

La variedad de aceros es muy extensa dependiendo del mtodo de fabricacin y la cantidad de carbono que contenga.

Algunos tipos de acero pueden volverse a fundir de forma que contaminan menos al ser reciclados y vueltos a utilizar.

RECOMENDACIONES.

En La Vida Cotidiana En La Vida E Un Ingeniero Siempre Va Existir Problemas Que Lleguen A Tocar Con Temas Como La Aplicacin De Tratamiento Trmico Se Sugiere Al Estudiante A Realizareis Investigaciones Basadas En Tratamiento Trmicos Especiales Ya Que Su Empleo Radica N Diferentes Campos Dependiendo De Su Fabricacin Del Acero

BIBLIOGRAFIA

Las referencias bibliogrficas relativas a los temas tratados en este trabajo son las indicadas a continuacin:

Enciclopedia Encarta multimedia

Introduccin al conocimiento de los materiales (Segundo Barroso Herrero) PAG INTERNET

Tratamientos Termicos de los Aceros

Jose Apraiz Barreiro

Endurecimiento , revenido y tratamiento termico

Tubal Cain biblioteca practica del taller

Internet direcciones varias.

http://www.slideshare.net/albertojeca/tratamientos-termicos-del-acerohttp://cursos.aiu.edu/Procesos%20Industriales/PDF/Tema%202.pdfhttp://www.sabelotodo.org/metalurgia/tratatermacero.htmlhttp://www.youtube.com/watch?v=W1QAchLQ9Dwhttp://www.youtube.com/watch?v=af5HbapTgH0https://www.crystec.com/kllthsts.htmhttp://mexico.pma.org/magazine/sept08/pdf/Materiales_recubrimientos.pdfhttp://www.aceros.biz/acero/tratamiento-termico-del-acero.htmlhttp://www.toolingu.com/class-501230-tratamiento-termico-del-acero.htmlhttp://www.bohlerperu.com/files/2daConfSelecAcerosEspec.pdfhttp://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/4-PRINCIPIOS_GENERALES_DE_LOS_TT_v2.pdf

ANEXOS

PROCESO DE FABRICACION DEL ACERO

PROCESO DETEMPEL DE PEIZAS MECANICAS DE UNA MQUINARIAS

TEMEPARATURA DE REVENIDO MAS ADECUADA

ETAPASTEMPCAMBIO ESTRUCTURAL

1RA200 Cprecipitacin del carburo debido al decrecimiento de la etragoanlidad de martsita

2DA200 -300 Cdescomposicin de la autenita retenida

3RA200- 350 Cformacin de barras o placas de cementina

4TA350 700 Ccrecimiento y esferoidizacion de la cementita alargada y con recuperacin y re cristalizacin de la ferrita

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