Proceso De Templado De Los Aceros

Proceso de normalizado de aceros

El normalizado se define como un calentamiento hasta una temperatura conveniente, por encima del rango de transformación, un cocido o permanencia a dicha temperatura, seguido de un enfriamiento en el aire hasta una temperatura suficientemente por debajo del rango de transformación.

Un buen proceso de normalizado requiere:

1. Que la pieza tratada sea calentada uniformemente a una temperatura suficientemente alta como para alcanzar la transformación completa de la ferrita y cementita a austenita.

2. Que permanezca a esta temperatura un tiempo suficientemente largo como para alcanzar la uniformidad de temperatura a través de toda su masa.

3. Que se permita el enfriamiento en aire quieto, de manera uniforme.

Una disminución en la velocidad de enfriamiento convertirá un tratamiento de normalización en un tratamiento de recocido. El aumento en la velocidad de enfriamiento cambia el tratamiento de normalizado en un tratamiento de temple.

Un normalizado puede ablandar, endurecer o relevar tensiones en un acero, dependiendo esto de la condición del material antes del normalizado.

Los objetivos de un normalizado pueden ser:

1. Refinar le grano y homogeneizar la microestructura para mejorar la respuesta del acero en una operación de endurecimiento por temple.

2. Mejorar las características de maquinabilidad del acero.

3. Que se permita el enfriamiento en aire quieto, de manera uniforme.

Una disminución en la velocidad de enfriamiento convertirá un tratamiento de normalización en un mecánicas, físicas o químicas determinadas.

En el caso de aleaciones ferrosas se entiende por recocido cuando no se hacen otras aclaraciones, a un recocido completo. Se define por recocido completo a una austenización seguida de un enfriamiento lento a través del rango de transformación.

Revenido: es un tratamiento complementario del temple, que generalmente sigue a éste. Al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina "bonificado".

El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

Cuando se pretenden los dos objetivos, se recurre al doble revenido, el primero con enfriamiento rápido y el segundo con enfriamiento lento hasta 300ºC.

Los fines que se consiguen con este tratamiento so los siguientes:

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

- Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en el temple.

- Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas produciendo los siguientes efectos:

• Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico y la dureza.

• Aumentar las características de ductilidad; alargamiento estricción y las de tenacidad; resiliencia.

Los factores que influyen en el revenido son los siguientes: la temperatura de revenido sobre las características mecánicas, el tiempo de revenido (a partir de un cierto tiempo límite la variación es tan lenta que se hace antieconómica su prolongación, siendo preferible un ligero aumento de temperatura de revenido), la velocidad de enfriamiento (es prudente que el enfriamiento no se haga rápido) y las dimensiones de la pieza (la duración de un revenido es función fundamental del tamaño de la pieza recomendándose de 1 a 2 horas por cada 25mm de espesor o diámetro).

Templado de acero

El templado es un tratamiento térmico que, mediante el calentamiento y enfriamiento a una velocidad controlada, varia las características mecánicas (aumentar la dureza y resistencia), físicas (modificar el magnetismo remanente y la resistencia eléctrica) y químicas (mejorar su comportamiento en los procesos de recocido y frente a la acción de ciertos ácidos) del acero.

El acero se calienta por encima de la temperatura crítica inferior, unos 721ºC, para que la perlita se disuelva en austenita. . La temperatura de austenización debe ser superior a la temperatura de transformación total de la ferrita en austenita y depende de la composición del acero. Esta solución solida de hierro y carbono al enfriarse repentinamente, la estructura cristalina se transforma de forma rápida y el carbono queda incluido dentro de la red deformándola y endureciéndola, se transforma en martensita. Esta microestructura es muy dura, frágil y tiene mayor resistencia a la tracción que el acero perlítico. Cuanto mayor sea el contenido de carbono mayor dureza adquiere. Después del temple siempre se suele hacer un revenido de la pieza porque el acero queda muy inestable y para darle mayor ductilidad y tenacidad.

La composición del acero, sobre todo su contenido en carbono, determina las características finales y la capacidad de temple del acero. El acero también se puede usar con elementos aleantes pero no todos favorecen el temple. Elementos como el vanadio o el molibdeno conceden características al acero que hacen aumentar su templabilidad, su presencia hace inhibir la descomposición de la austenita en perlita y con ello se consigue transformar la austenita en martensita a bajas velocidades de enfriamiento.

La templabilidad de un acero es la mayor o menor aptitud de este para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de su sección cuando se enfría en unas condiciones determinadas a partir de un estado austenítico.

Los aceros con alta templabilidad tienen baja soldabilidad. Estos aceros son aquellos que contienen un porcentaje de carbono mayor al 0,45%.

La temperatura y velocidad de los procesos de calentamiento en el temple determinarán su dureza y resistencia. El tiempo de calentamiento y permanencia a la temperatura de austenización será el estrictamente necesario para que todo el carbono esté en solución y la austenita sea homogénea.

La velocidad de enfriamiento ha de ser lo suficientemente rápida par impedir que se produzcan transformaciones de la austenita antes de alcanzar la temperatura crítica inferior (Ms). En esta velocidad influyen factores que dependen de la pieza (la temperatura de temple, el tamaño del grano de la austenita y la masa, forma y dimensiones de la pieza) y factores que dependen del medio de enfriamiento (volumen, temperatura, viscosidad, temperatura de ebullición, conductividad, calor específico, estado de reposo o movimiento, densidad, calor de vaporización, etc.).

Medios de enfriamiento en el temple.

El fluido ideal de temple será aquel que produzca una velocidad de enfriamiento superior a la crítica hasta temperaturas inferiores a las de transformación de la perlita y bainita, y más baja en el intervalo de la transformación martensítica. De esta forma se evitará la transformación de la austenita en los constituyentes más blandos y se conseguirá que se transforme con uniformidad en martensita, sin peligro a que se formen grietas y deformaciones. Algunos medios utilizados son:

• En agua: el agua es el método mas utilizado para el enfriamiento de acero en el temple. El agua a temperatura inferior a 30ºC, tiene una severidad de temple baja si se deja la pieza en reposo pero si se agita o se le añaden sales esta severidad aumenta, llegando a conseguirse, uniendo ambos métodos, la máxima severidad.

• En aceites minerales: se puede emplear para aceros ordinarios altos en carbono y de sección pequeña. También se emplea para aceros aleados, cuya velocidad crítica de temple sea baja y su sección puede ser grande, en este caso se reduce el peligro de grietas y deformaciones. Los aceiten deberán tener una volatilidad no muy elevada, temperatura de inflamación y de combustión lo más alta posible, gran resistencia a la oxidación y una viscosidad a temperatura ambiente entre 14,4 y 15,7 poise. Los mejores aceites para este uso son los derivados del petróleo.

• En metales y sales fundidas: los metales fundidos como el mercurio o el plomo y ciertas sales se usan como refrigerantes por su comportamiento respecto a la severidad del temple que es similar a la del aceite pero por agitación se logra aumentar considerablemente.

• En aire en calma a presión: se usa en aceros con bajas velocidades de temple. se enfrían las piezas por radiación, convención y conductividad por lo que desempeña un papel importante el estado de la superficie de la pieza favoreciendo que la superficie sea negra y dificultando que sea brillante.

Los defectos más comunes ocasionados en el temple son:

• Oxidaciones y descarburaciones: se deben al calentamiento en atmósferas inadecuadas.

• Exceso de fragilidad: por calentamiento a temperaturas excesivas que provocan el crecimiento del grano.

• Falta de dureza: por calentamiento a temperatura demasiado baja, por descarburación superficial o por velocidades de enfriamiento superiores a la crítica.

• Deformaciones: por calentamiento o enfriamiento desigual de las piezas o apoyos inadecuados en el proceso.

• Grietas y roturas: por desigual enfriamiento del núcleo y la periferia de la pieza.

TRATAMIENTO TERMICOS DE LOS ACEROS

• INTRODUCCIÓN

A.1—NATURALEZA FÍSICA Y QUÍMICA

A.2—MICROESTRUCTURA

A.3-CLASIFICACION DE LOS ACEROS

A.4—DIAGRAMAS DE FASES

B) TRATAMIENTOS TERMICOS

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