Tratamientos Termicos

RESUMEN.

En esta práctica implementamos los distintos tratamientos térmicos para mejorar las propiedades del material, tratamientos como el temple, revenido y normalizados, los cuales nos proporcionaran propiedades mecánicas tales como dureza, resistencia y ductilidad.

Para poder llevar a cabo esta práctica contamos con una serie de probeta de aceros (1020, 1045 y 4140) previamente cortadas cada una de ellas, también se le realizo tres pruebas de dureza a escala Rockwell A (HRA) y Rockwell B (HRB) con el durómetro en diferentes partes de su geometría circular. Luego se llevaron al horno eléctrico con una temperatura adecuada para que ocurriera el proceso de autenizacion.

Por ultimo utilizamos un refrigerante como el agua para la realización del temple teniendo en cuenta que también se puede hacer en aceite [1].

PALABRAS CLAVES.

Tratamientos térmicos, Templado, Recocido, Normalizado, Probetas, Propiedades Mecánicas, Dureza, Resistencia, Ductilidad, Horno, Temperatura, Refrigerante.

ABSTRACT.

In this practice implement the various heat treatments to improve the material properties, treatments such as quenching, tempering and standardized, which we provide mechanical properties such as hardness, strength and ductility.

To carry out this practice we have a series of steel cylinder (1020, 1045 and 4140) previously cut each of them also underwent three tests on Rockwell A scale hardness (HRA) and Rockwell B (HRB) with the durometer in different parts of its circular geometry. After the electric furnace was brought to a temperature suitable for the process to occur autenizacion.

Finally use water as a refrigerant for performing quenching also considering that oil can be done.

INTRODUCCION.

Los Tratamientos Térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de propiedades mecánicas adecuadas necesarias en determinados procesos de producción.

Este laboratorio es realizado con el fin de conocer y relacionarse con los ensayos de Tratamientos Térmicos realizados sobre piezas metálicas, y así, estar en capacidad de medir las propiedades obtenidas al realizar este proceso, tales como cambios en la dureza del material y efectos sobre el material, entre otros.

De igual forma, también tiene por objetivo desarrollar habilidades para manejar los instrumentos requeridos en la práctica tales como el durómetro y el horno para el calentamiento de las piezas. [2].

MARCO TEORICO.

TRATAMIENTO TERMICO.

Es una combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento con tiempos determinados, aplicados a materiales o aleación en el estado sólido, en una forma tal que produzca las propiedades deseadas.

También pueden ser definidos como: ciclos de tiempo-temperatura a los cuales se someten los materiales, con el fin de inducir cambios en la estructura interna (modificar la distribución atómica) los cuales producen cambios en las propiedades físicas, mecánicas y químicas.

Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. [3].

A través del tratamiento térmico buscamos mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo y es la que justifica los térmicos. Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas con una única composición química.

La α-ferrita, la austeníta y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se denomina alotropía.

Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le dé al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los micros constituyentes que compondrán al acero, sabiendo la composición química del mismo y la temperatura a la que se encuentra. En esta práctica de laboratorio se realizaron tres tratamientos térmicos diferentes los cuales serán definidos a continuación: [4].

TEMPLE

Consiste en un calentamiento del acero hasta una temperatura de Austenización (la cual depende de la composición química) y un posterior tiempo de sostenimiento para que ocurra una transformación de la Estructura que posee el acero a temperatura ambiente, y luego se somete a un enfriamiento a una velocidad crítica proporcionada por el medio de enfriamiento que se vaya a utilizar como el agua o el aceite.

El objetivo principal del temple es endurecer el acero. Con el temple se obtiene:

1. Aumento en la dureza en forma considerable.

2. Incremento de la resistencia al desgaste.

RECOCIDO

Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitización (850-900°C) seguido de un enfriamiento lento.

Se aplica para acondicionar los diversos materiales y facilitar los procesos de conformación, bien sea para arranque de viruta o por trabajo en frío. Con el recocido se logra disminuir la dureza hasta el mínimo posible de un acero.

TIPOS DE RECOCIDO

 Recocido Súper-críticos

De austenización completa (recocido de regeneración): se calienta el acero a temperaturas superiores a las críticas Ac3 ó Accm para transformar el material en austenita, mayormente se utilizan para los aceros que presentan efectos de fatiga. De austenización incompleta (recocido globular de austenización incompleta): se realizan a solo temperaturas superiores a las Ac1 y Ac3-2-1 se convierte la ferrita en austenita.

 Recocido sub-crítico

Se calientan los materiales a temperaturas inferiores a las temperaturas críticas Ac1 ó Ac3-2-1. Este a su vez se clasifica en: recocido globular que consigue la cementita de estructura globular más perfecta; recocido de ablandamiento; recocido contra acritud se realiza para mejorar la ductilidad y maleabilidad del acero y poder someterlo a nuevos procesos de laminación; recocido de estabilización.

 Recocido Isotérmico

A diferencia de todos los anteriores se trasforma la austenita en perlita a una temperatura constante. En el recocido de segundo género o de austenizacion completa, se calienta el material por encima del punto crítico superior, y se mantiene caliente hasta lograr una homogenización del material.

Luego producimos un enfriamiento lento para conseguir que el acero quede blando, cuanto más lento sea el enfriamiento más blando será 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 transformación ocurre sobre los 700 - 680 grados, y a 20 grados - hora, la transformación ocurre a 680 - 650 grados.

NORMALIZADO

Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono ya que ha sido sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido. [5]

HORNO DE CALENTAMIENTO

Es el más usado para los hornos de tratamiento térmicos que aprovecha el calor generado según la ley de joule. La disposición de la resistencia da nombre a los hornos, que son de tipo mufla o caja, la resistencia está instalada a lo largo de las paredes interiores y por lo tanto en contacto con las paredes del horno. El material de la resistencia suele ser nicrom (Níquel 70%, Cromo 30%), que alcanza temperaturas de 1100 ºC y de aleación de carburo de silicio que alcanza temperaturas de 1300 ºC. Para lograr temperaturas superiores se utilizan resistencias de molibdeno (1800 ºC), de tungsteno (2500 ºC) y de grafito (2700 ºC). Para temperaturas aún mayores se utilizan los hornos de inducción (3000 ºC).

En tratamientos térmicos se entiende por atmósfera la masa gaseosa encerrada dentro del horno que está en contacto con la pieza a tratar las atmósfera pueden tener carácter neutro, oxidante o reductor el papel desempeñado por la atmósfera controlada es doble, por una parte evita que se produzcan reacciones perjudiciales como la oxidación y la descarbonización de las piezas. Por otra parte permite realizar las acciones previstas a saber, la reducción de óxidos superficiales y la eliminación de gasean absorbidas.

MICROCONSTITUYENTES

 BAINITA

Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura

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