TECNOLOGÍA INDUSTRIAL 2º BACHILLERATO

TRATAMIENTOS EN METALES Y ALEACIONES

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS TRATAMIENTOS EN METALES Y ALEACIONES

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Temple

Recocido

Revenido

Normalizado

TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

Cementación

Cianurización

Nitruración

Carbonitruración

Sulfinización

TRATAMIENTOS MECÁNICOS

En caliente: forja

En frío

Deformación profunda

Deformación superficial

TRATAMIENTOS TERMOMECÁNICOS

Ausforming

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES

Cromado duro

Metalización

TRATAMIENTOS EN METALES Y ALEACIONES

Los tratamientos de metales y aleaciones: son procesos a que pueden someterse los metales y aleaciones una vez elaborados, con objeto de mejorar sus propiedades mecánicas

TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y TERMOQUÍMICOS

Los tratamientos térmicos sonprocesos donde únicamente variandola temperatura de los metales oaleaciones, podemos modificar sumicroestructura y sus constituyentes.

EL TEMPLE (T. TÉRMICO)

Se utiliza para obtener aceros martensíticos.

Se caracteriza por realizarse enfriamientos rápidos ycontinuos en un medio adecuado: agua, aceite o aire.

El temple será optimo cuanto más alto contenido demartensita se obtenga.

La capacidad de un acero aleado en transformar otrosconstituyentes en martensita depende de dos factores:

a) La composición química (cantidad de carbono y deotros aleantes)

b) La templabilidad, que se define como la capacidadque tiene una aleación de endurecerse más o menos porla formación de martensita al aplicarle un temple.

LA MARTENSITA (T. TÉRMICO)

Un acero a la temperatura de austenización suprincipal constituyente es la austenita,

Si se enfría lentamente esta austenita setransformará en ferrita (hierro alfa), pero si seenfría rápidamente la austenita (hierro gamma)no le da tiempo en transformarse en ferritahaciéndolo en martensita.

La temperatura de austenización de los aceros esmayor para los hipoeutectoides (A3) que para loshipereutectoides (A1).

ZONA DE AUSTENIZACIÓN PARA LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL ACERO

CURVA DE TEMPLABILIDAD

Ensayo Jominy

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TEMPLE

Composición del acero: según el contenido de carbono de la pieza y de otros elementos aleantes que aumentan la dureza del acero que tienden a aumentar la templabilidad y obtener martensita a velocidades más lentas.

Temperatura a la que hay que calentar: Según el contenido de carbono y los aleantes como Mo, Al, Si, W, V que aumentan la temperatura y el Ni o el Mn que la bajan.

Tiempo de calentamiento: depende de la masa de la pieza para conseguir que toda ella llegue a la temperatura de austenización.

Velocidad de enfriamiento: es el factor más importante. Dependerá del medio del temple.

Características del lugar donde se realiza el tiemple: este factor condiciona la velocidad de enfriamiento.

Tamaño y geometría de la muestra: Una pieza gruesa necesita más tiempo para que el interior consiga la austenización, pero su interior no enfriará lo suficientemente rápido para conseguir martensita. La geometría irregular también influye desfavorablemente

MEDIOS DE TEMPLE (T. TÉRMICO)

El enfriamiento de las piezas puede hacerse en agua, en aceite, o en aire.

El grado de agitación de los medios influye en la velocidad de enfriamientoaumentado la efectividad del temple.

Agua: es el medio de enfriamiento más rápido se consiguen temples muyrápidos y severos (fuertes) es utilizada a templar aceros al carbono. Latemperatura del agua no debe superar los 30º. Las piezas se deben agitaren el agua para evitar la formación de burbujas de vapor alrededor de lapieza que actuaría como aislante. Para aceros de alto contenido decarbono este medio es demasiado severo puede producir deformacionesy grietas.

Aceite: calor específico menor que el agua y más viscoso. Los materiales seenfrían más lentamente, consiguiendo temples más suaves. Se empleanen aceros aleados. Conveniente agitar también las piezas.

Aire: En los acero al carbono (poca cantidad de C) provocan unaestructura cuando se templan casi totalmente perlítica, con poca dureza

EJERCICIO

Todos los aceros hipoeutectoides tienen

la misma temperatura de austenización.

¿De qué depende?

Dos aceros hipoeutectoides, uno de 0,2 y

otro 0,4 % de C tienen la misma

temperatura A3

Cuál será para cada caso la temperatura

de austenización (aproximadamente).

Todos los aceros hipereutectoides tienen

la misma temperatura de austenización.

¿Por qué)

Dos aceros hipereutectoides, uno de 1,2

y otro 1,4 % de C tienen la misma

temperatura A1

Cuál será la temperatura de

austenización.

TEMPLE Y REVENIDO (T. TÉRMICO)

Aumenta la dureza y la fragilidad.

Más tensiones internas.

Lo convierte en más blando y menos frágil.

Menos tensiones internas

A3

A1 A1

T T

tiempo tiempo

REVENIDO (T. TÉRMICO)

Es un tratamiento que sigue siempre al temple con objeto deeliminar la fragilidad y tensiones internas.

Consiste en calentar el acero templado a unas temperaturasinferiores al la línea critica inferior A1, para lograr queparte de la martensita se transforme en una estructura másestable. Seguidamente se realiza un enfriamientorelativamente rápido.

Los factores que más influyen en los resultados de estetratamiento son la temperatura alcanzada y el tiempo decalentamiento.

Con este tratamiento se destruye parte del temple, pero seconsigue un acero más blando y menos frágil.

TEMPLE MÁS REVENIDO (T. TÉRMICO)

A3

A1

T

tiempo

RECOCIDO (T. TÉRMICO)

Tratamiento térmico de un material, que consiste en calentarlo hasta unastemperaturas determinadas durante un tiempo concreto yposteriormente enfriarlo lentamente. En general tiene comofinalidad principal suprimir los defectos que el temple le ha producido.

Objetivos a conseguir:

Eliminar las tensiones del temple.

Aumentar la plasticidad ,ductilidad y tenacidad de los materiales.

Conseguir una microestructura específica.

Etapas fundamentales:

Calentamiento hasta una temperatura determinada.

Mantener la temperatura durante un tiempo suficiente.

Enfriamiento lento y a una velocidad conveniente hasta la temperaturaambiente.

RECOCIDO (T. TÉRMICO)

Las variables que se manejan en estos tratamientos son la temperaturay el tiempo.

El tiempo es una de las variables fundamentales que hay que controlar,tanto en el calentamiento como en el enfriamiento del material.

El grosor y de la geometría de las piezas son diferentes y lasvariaciones de las temperaturas entre el interior y el exterior de lasmismas puede ser grande del tal manera que los tiempos y lasvelocidades deberán estar en función de estas características, puespueden provocar tensiones internas que dan lugar a deformaciones eincluso al agrietamiento de la pieza.

Los tratamientos de recocido pueden además utilizarse para eliminardefectos de conformado en frío para ablandar y ductilizar un materialdemasiado duro

ZONAS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN EL DIAGRAMA Fe-C

A1 = Línea de

temperatura crítica

inferior.

A3 = Línea de

temperatura crítica

superior para

aceros

hipoeutectoides.

Acm = Línea de

temperatura crítica

superior para

aceros

hipereutectoides.

RECOCIDO (T. TÉRMICO)

T

A3

A1

tiempo

NORMALIZADO (T. TÉRMICO)

A3-Acm

T

tiempo

RECOCIDO TOTAL (T. TÉRMICO)

A3 o A1

T

tiempo

TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

En este tipo de tratamientos, además delgrano y los constituyentes, también semodifica la composición química superficial.

En general con ellos se mejoran el desgaste, ladureza superficial, resistencia a la corrosión,etc.

CEMENTACIÓN (T. TERMOQUÍMICOS)

Con este tratamiento aumenta la cantidad de C en lasuperficie de las piezas.

Se aplica a elementos donde queremos aumentar ladureza externa, pero que mantengan la resilencia delnúcleo.

Los aditivos que se emplean, pueden ser SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASEOSOS.

CARBONITRURACIÓN (T. TERMOQUÍMICOS)

Los aditivos LÍQUIDOS son los más empleados entre ellos elmás importante es el cianuro sódico proyectado (CNNa).

Se absorbe el carbono y además, el nitrógeno forma nitruros,que son constituyentes muy duros, que también los absorbeel acero.

A este tratamiento se le conoce con el nombre específico deCARBONITRURACIÓN

NITRURACIÓN (T. TERMOQUÍMICOS)

Se aplica a ciertos aceros y fundiciones.

Se obtienen durezas superficiales muy elevadas (1200 HB).

Este tipo de tratamiento hace que los materiales adquieran una granresistencia a la corrosión.

Si este tratamiento lo reciben aceros aleados con Al o Cr la dureza aun esmayor y no hace falta otros tratamientos posteriores.

Se efectúa calentando las piezas en hornos especiales haciéndoles pasaruna corriente de amoniaco (NH3) a temperaturas entre 500 y 525 ºC,seguidas de un enfriamiento.

Se utiliza para endurecer camisas de los coches, árboles de levas, ejescardán, engranajes, etc.

CIANURIZACIÓN (T. TERMOQUÍMICOS)

Es un tratamiento intermedio entre la cementación y lanitruración por la acción combinadas del C y del N,consiguiéndose características de ambos tratamientos.

El tratamiento se realiza en baños de cianuro (CN) líquido.

Este tratamiento es semejante a la carbonitruración con ladiferencia de que esta se realiza por la reacción del oxígenodel aire (proyectado el líquido) y la cianurización en bañode CN.

SULFINIZACIÓN (T. TERMOQUÍMICOS)

Es el más moderno de los tratamientos termoquímicos.

Incorpora a la capa superficial del acero, carbono, nitrógeno ysobre todo azufre.

Se realiza en baños especiales a temperaturas determinadas.

Con este tratamiento conseguimos aumentar la resistencia aldesgaste y disminuir el coeficiente de rozamiento.

FORJA (T. MECÁNICOS)

Tratamiento en caliente, cuando se adquiere ciertatemperatura (rojo cereza) se deforma el materialgolpeándolo violentamente.

Mejora la microestructura (afina el grano) y lamacroestructura soldando sopladuras y cavidadesde los metales, sin acritud.

EN FRÍO (T. TERMOMECÁNICOS)

Consiste en deformar el metal a temperatura ambiente o biengolpeándolo o por trefilado y laminación.

Aumenta la dureza y resistencia mecánica disminuyendo laplasticidad.

Aumenta la acritud y con ello la fragilidad.

Puede producirse en toda su masa denominándosedeformación profunda o solamente en su superficiegolpeándolo o mediante bombardeo de perdigones (enmuelle)

AUSFORMING (T. TERMOMECÁNICOS)

Es una combinación del tratamiento térmico conuno mecánico, en alguna de las fases del proceso.

Este en concreto consiste en una deformación alfinalizar el cambio de austenita a perlita (aprox. A600 ºC) antes de la temperatura de formación dela martensita.

AUSFORMING-REVENIDO

600 ºC

Ausforming

Revenido

T

tiempo

CROMADO DURO (T. SUPERFICIALES)

Consiste en un cromado en una cuba electrolítica. Sedeposita una fina capa de cromo, muy adherida ala superficie del metal que nos proponemoscromar.

Sus propiedades son mucho mejores que el cromadoen baño, utilizado para el cromado decorativo.

Se adquiere menor coeficiente de rozamientosuperficial y aumenta la resistencia al desgaste.

METALIZACIÓN (T. SUPERFICIALES)

Consiste en proyectar un metal fundido o enun estado plástico pulverizado sobre lasuperficie de otro.

De esta manera se consigue dar al metal baselas características o propiedades del metalproyectado.

Se mejora la resistencia al desgaste y/o a lacorrosión