Tratamientos Termicos

Ensayo de Tratamientos Térmicos

INTRODUCCION

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente los aceros, formados por hierro.

RESUMEN

El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas.

Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. 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 establecidos.

FUNDAMENTO TEORICO DEL ENSAYO

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:

• Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de autenticación (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

El recocido consiste en calentar el metal a una temperatura adecuada, en la cual se mantiene por un cierto tiempo (llamado recalentamiento) y después se enfría lentamente.

El recocido se realiza sobre un metal en cualquiera de los siguientes casos:

1) para reducir la dureza y la fragilidad,

2) para alterar la microestructura de manera que puedan obtenerse las propiedades mecánicas deseadas.

3) para ablandar los metales y mejorar su maquinabilidado formabilidad,

4) para recristalizar los metales trabajados en frío (endurecidos por deformación)

5) para aliviar los esfuerzos residuales inducidos por los procesos de formado previos. (Smith, 1998)

Después de este tipo de recocido, el metal tiene una nueva geometría creada por la operación de formado, pero su estructura de grano y sus propiedades asociadas son esencialmente las mismas que antes del trabajo en frío.

Las condiciones que tienden a favorecer la recristalización son una temperatura más alta, un tiempo más largo manteniendo esta situación y una velocidad más baja de enfriamiento.

• Temple: El término templabilidad se refiere a la capacidad relativa de un acero de ser endurecido por transformación a martensita. Es una propiedad que determina la profundidad por debajo de la superficie enfriada por inmersión a la cual el acero se endurece o la severidad de la inmersión requerida para lograr una cierta penetración de la dureza. Los aceros con buena templabilidad pueden endurecerse más profundamente debajo de la superficie y no requieren altas velocidades de enfriamiento.

La templabilidad no se refiere a la máxima dureza que se puede lograr en el acero; eso depende del contenido de carbono.

La templabilidad de un acero se incrementa mediante la aleación. Los elementos aleantes que tienen el mayor efecto son el cromo, el manganeso, el molibdeno (y el níquel en menor grado).

Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.

(Hufnafel, 1992)

• Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue 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.

• Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del

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