Tratamientos Termicos

INTRODUCCION

En principio, los únicos tratamientos que se utilizaban eran los tratamientos térmicos, el objeto de estos era mejorar las propiedades mecánicas de los metales, obteniendo algunas veces mayor dureza y resistencia mecánica, y otras de mayor plasticidad para facilitar su conformación. Por inducción se extendió más tarde la denominación de tratamientos a otros procesos, como la segmentación, cianuración etc.

El cambio o modificación de las propiedades de un material con calentamiento y enfriamiento controlado se denomina tratamiento térmico y es un término genérico que incluye los procesos de reblandecimiento, endurecimiento y tratamiento de superficies.

El tratamiento térmico es el proceso al que se someten los metales u otros sólidos con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos.

Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento a temperaturas y en condiciones determinadas a que se someten los aceros para conseguir las propiedades y características más adecuadas a su empleo o transformación. No modifican la composición química pero sí otros factores tales como los constituyentes estructurales y como consecuencia las propiedades mecánicas. Una característica fundamental de los tratamientos térmicos es que estos son realizados al acero, y su meta principal es trabajarlo de manera óptima para lograr tener materia prima y productos terminados con el fin de lograr un desarrollo en determinadas industrias.

Objetivo de los Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos tienen como objetivo el estudio del efecto de la composición, temperatura, tamaño de grano y atmósfera del horno de calentamiento, sobre la microestructura y dureza de los aceros. También tienen el objeto de mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas, dándole características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformación.

Factores de Importancia en un Tratamiento Térmico.

• Es uno de los pasos principales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales esta creado.

• La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

• A través de los Tratamientos se modifican la constitución del acero, variando el estado en el que se encuentra el carbono, y el estado alotrópico del hierro.

• Se modifica la estructura, variando el tamaño de grano y el reparto de los constituyentes.

• El estado mecánico queda afectado por las tensiones a las cuales son sometidos los materiales luego de algunos TT, principalmente después de un temple.

• El Producto Sólido se expone parcial o totalmente a ciclos Térmicos según lo amerite la ocasión.

• Por medio de Tratamientos Termoquímicos se pueden alterar las propiedades químicas del material esencialmente del acero.

• Deben ser tomadas en cuenta tanto la temperatura de enfriamiento como la de calentamiento y de igual forma los medios en lo que se efectúen los tratamientos como tales.

• Otros factores que deben ser Considerados son: La composición del Material, La Velocidad de Calentamiento, duración del Tratamiento.

• Casi todos los tratamientos se llevan a cabo en hornos especiales, que pueden ser de tipo continuo, con zonas a temperaturas diferentes por las que va pasando la pieza, o bien de tipo discontinuo. El enfriamiento puede tener lugar dentro o fuera del horno.

• El desarrollo de los tratamientos térmicos se desarrolla preferiblemente en tres fases (calentamiento a temperatura máxima, permanencia a la temperatura máxima, enfriamiento desde la temperatura máxima a la temperatura ambiente).

Importancia de los Tratamientos Térmicos.

Es viable reconocer que a través de la implementación de los procesos de tratamientos térmicos, le dan la oportunidad al fabricante de conferirles propiedades de mayor consistencia al acero y a otros materiales. Siendo la evaluación fundamentada en las características precisas que se buscan en la pieza u objeto a fabricar.

Igualmente puede ser identificada por medio de los tratamientos, que estructura final se obtendrá del compuesto y para que podrá ser usado con posterioridad, denotando paulatinamente la influencia que sobre ellos guardan la temperatura y el medio de experimentación.

En toda industria se busca un trabajo eficaz, es por ello que al trabajar con materiales metalmecánico sería más complicados su manipulación si no aplicamos sobre ellos acciones que le den un estado más apto para el trabajo radicando en esta afirmación la innegable participación de los procesos térmicos en la consecución idónea de piezas, maquinarías confeccionadas de acero u otras aleaciones.

Microestructura

Un producto de acero, como una barra o una plancha, es un sólido que está 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 están 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 %, estará formado por una proporción de 75% de fase ferrita (cuyo contenido de carbono, a 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 %) tendrá mayor proporción de perlita (aproximadamente 50 % ). Los granos, a su vez, están 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 cristalográfica, y, por tanto, cada fase posee diferentes propiedades. El acero poseerá, en general y proporcionalmente, las propiedades promedio del conjunto.

Los tratamientos térmicos se desarrollan en tres fases:

*Calentamiento hasta la temperatura máxima.

De cuanto queda expuesto que para el buen éxito del temple es necesario conocer la temperatura a la que, durante el enfriamiento se inicia la formación sartencita para escoger en base de ella el enfriamiento mas adecuado.

Esta temperatura se representa generalmente por Ms y depende esencialmente de la composición del acero. En los aceros al carbono es inversamente proporcional al contenido del mismo.

A titulo orientativo se puede considerar:

• Para aceros hipoeutectoides: C"0.10% Ms 500 ºC

• Para aceros eutectoides: C=0.87% Ms 220ºC.

• Para aceros hipereutectoide: C>0.87% Ms "150ºC

El fenómeno se puede explicar en líneas generales, considerando la cantidad de Fe3c contenida en la austerita, es decir la concentración de carbono en el hierro.

*Permanencia a la temperatura máxima.

Para conseguir un buen temple es necesario calentar el acero y mantenerlo durante un cierto tiempo, a una temperatura tal que provoque la autenitización completa de la estructura. En consecuencia, la temperatura de calentamiento depende del contenido de carbono.

• Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico Ac3.

• Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico AC1.

En general, esta temperatura la señala el proveedor, y normalmente de unos 40ºC a 50ºC por encima del punto critico.

Una temperatura demasiado alta engrosa demasiado el grano austenitico, aumentando la fragilidad y las tensiones internas en la pieza templada.

En la siguiente tabla se indica, a titulo orientativo las temperaturas de austenitizacion de algunos aceros al carbono,

Porcentaje de carbono: 0,4 - 0.5 - 0.8 - 1.2

Temperatura de austenitizacion respectivamente ºC: 850 - 820

780 - 770.

*Enfriamiento desde la temperatura máxima hasta la temperatura ambiente.

Los sistemas de enfriamiento utilizados para los tratamientos térmicos s eligen tomando en cuenta tres parámetros: Composición del metal a tratar dimensiones de la pieza y propiedades a obtener.

Tipos de Tratamientos Térmicos

Revenido

El objetivo de este es disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

- Revenido de aceros al carbono simple

El revenido es el proceso de calentar un acero martensítico a una temperatura por debajo de la temperatura de

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