CONTROL DE LA MICROESTRUCTURA

CONTROL DE LA MICROESTRUCTURA

4.1 ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN

El Endurecimiento por deformación o endurecimiento en frío es el endurecimiento de un material por una deformación plástica a nivel macroscópico que tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material. A medida que el material se satura con nuevas dislocaciones, se crea una resistencia a la formación de nuevas dislocaciones. Esta resistencia a la formación de dislocaciones se manifiesta a nivel macroscópico como una resistencia a la deformación plástica.

En cristales metálicos, es usual que las dislocaciones formen una deformación irreversible a escala microscópica, y terminan por producir una reestructuración a medida que se propagan por la estructura del cristal. A temperaturas normales las dislocaciones se acumulan en lugar de aniquilarse, y sirven como defectos puntuales u obstáculos que impiden significativamente su movimiento. Esto lleva a un incremento en la resistencia del material y a la consecuente disminución en la ductibilidad.

Figura 4.1 Endurecimiento por deformación.

ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO (PRECIPITACIÓN)

Sólo hay dos métodos principales para aumentar la resistencia y la dureza de una aleación dada: trabajo en frío o tratamiento térmico. El proceso de tratamiento térmico más importante para aleaciones no ferrosas es el de endurecido por envejecimiento o por precipitación. (ver figura 4.2).

Figura 4.2 Endurecimiento por envejecimiento .

OBJETIVOS DEL ENVEJECIMIENTO

• Aumentar la resistencia de muchas aleaciones de aluminio y otros metales.

• Crear, en una aleación tratada térmicamente, una dispersión densa y fina de partículas precipitadas en una matriz de metal deformable. Las partículas precipitadas actúan como obstáculos del movimiento de las dislocaciones y, así, refuerzan la aleación tratada térmicamente.

Para aplicar este tratamiento térmico, el diagrama de equilibrio debe mostrar solubilidad sólida parcial, y la pendiente de la línea de solvus debe ser tal que haya mayor solubilidad a una temperatura mayor que a una menor.

DIFERENCIA ENTRE LAMINADO CALIENTE Y FRIO

¿Cuál es la diferencia entre dos?

La curva esfuerzo deformación cambia del acero laminado en caliente q tiende a tener un comportamiento elasto-plastico a la del acero formado en frio la cual tiene zonas no tan definidas, el acero formado en frio después de su fluencia y de adquirir grandes deformaciones en su rango plástico, llega a un punto de endurecimiento en el cual su resistencia se eleva, esto antes de la rotura, el acero laminado en caliente no tiene este tipo de endurecimiento después de la fluencia. El acero en si puede ser el mismo, con las mismas calidades, lo que se debe entender es que el acero formado en frio, para dar los dobleces y geometría de un determinado perfil, ya tuvo q haber pasado por su punto de fluencia y estar en la zona plástica precisamente para poder hacer dichos perfiles......el acero en caliente sale de un tren de fundida con su respectiva forma.

Figura 4.3 Laminado en frio (izquierda) y a la derecha laminado en caliente.

¿Las resistencias son similares?

El comportamiento elástico es casi el mismo, pero la gran diferencia en cuanto a resistencias se ve en el rango plástico en el cual el acero formado en frio al llegar a ciertas deformaciones adquiere una resistencia mayor q la del acero formado en caliente.

¿Cuáles son ventajas o desventajas que posee cada una?

Ventaja del acero formado en frio que permite secciones de chapa delgada., pero desventaja al ser de chapa delgada es susceptible al pandeo local al ser de chapa delgada también se obtienen estructuras más livianas, con menos solicitaciones sísmicas y bajo ciertos aspectos, estructuras económicas; el acero formado en caliente nos permite tener secciones más rígidas q pueden ser utilizadas en edificaciones exigentes en cuanto a cargas sin producir pandeo local y por tanto deformación de la sección

TENSIONES INTERNAS DE UN MATERIAL

Las tensiones residuales internas que ocurren en los componentes sin síntomas visibles influyen sobre el comportamiento de resistencia de los mismos. Por tanto el objetivo es determinar las tensiones internas que existen en los componentes para tenerlas en cuenta a la hora de dimensionar los componentes. Con el método de taladro se realiza una pequeña perforación de 1.6mm de diámetro y se mide cualquier variación de la deformación mediante bandas extensas métricas.

Ahora SINT Technology ofrece una cadena de medición completa que facilita la realización de este proceso. Se emplea una fresa rotando a 300 000 revs./min, cuyo avance es efectuado por un motor de velocidad gradual, para realizar la perforación. Las variaciones en la deformación que ocurren a causa de la perforación paso a paso de la pieza son detectadas por una roseta extensométrica especialmente diseñada para este proceso.

Figura 4.4 Tensión interna.

El procesado de señal se realiza de forma completamente digital. Además de las funciones de control del sistema, el paquete de software incluye cuatro diferentes algoritmos de evaluación. Todo el proceso de medición se controla por PC. Esto asegura un alto grado de precisión de medición así como una óptima reproducibilidad.

SINT Technology. Tensiones internas: la medición de fuerzas internas en el material. Las tensiones internas surgen en el material debido a los efectos de las fuerzas internas sin la influencia de fuerzas externas.

Las tensiones internas pueden surgir, por ejemplo, por un enfriamiento desigual de piezas de fundición, por forjar o soldar las piezas o por transformaciones mecánicas. Hay dos tecnologías basadas en bandas extensométricas que se emplean a menudo para determinar las tensiones internas:

• el método de núcleo anular ("ring core method"),

• el método de taladro ("hole drilling method").

La característica común de ambos métodos es que tras la instalación de la roseta extensométrica sobre la pieza se perturba el estado de la tensión interna mediante una interferencia mecánica. Después de dicha interferencia las tensiones internas causan deformaciones en la superficie de la pieza que se miden con las bandas extensométricas y posteriormente se utilizan para calcular el estado te la tensión interna. Con el método de núcleo anular se extrae una ranura en forma de anillo al rededor de la banda extensométrica en cuestión. Con el método de taladro, se emplea una fresa para taladrar un agujero en el centro de la roseta extensométrica. Para este propósito se pueden emplear dos métodos alternativamente:

• El método integral: El resultado del método integral es el valor promedio de las tensiones internas a lo largo de toda la profundidad.

• El método de taladro de alta velocidad: SINT Technology ofrece el sistema MTS3000 para el método de taladro de alta velocidad. Se emplea una fresa con una velocidad de rotación de 300,000 rpm impulsada por un motor de paso para la perforación. Las deformaciones que se producen debido a la perforación paso a paso de la pieza se registran con una roseta extensométrica especialmente diseñada para éste método.

4.2 TRATAMIENTOS TÉRMICOS

El tratamiento térmico es la operación de calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido a temperaturas y condiciones determinadas para cambiar sus propiedades mecánicas. Nunca alteran las propiedades químicas. 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. 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 de hierro - carbono.

En este tipo de diagrama 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. El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos de antemano de acuerdo con la composición del acero, la forma y el tamaño de las piezas y las características que se desean obtener.

Figura 4.5 Tratamientos térmicos.

TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS

• Tratamientos en la masa: recocidos y normalizados, temples y revenidos.

• Tratamientos superficiales: temple superficial y tratamientos termoquímicos (cementación, carbonitruración, boruración y nitruración).

• Tratamientos de superficie (depósitos).

DESARROLLO DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Constan de tres fases:

• Calentamiento hasta la temperatura fijada (temperatura de consigna): La elevación de temperatura debe ser uniforme, por lo que cuando se calienta una pieza o se hace aumentando la temperatura muy lentamente o se va manteniendo un tiempo a temperaturas intermedias, antes del paso por los puntos críticos, este último es el calentamiento escalonado.

• Permanencia a la temperatura

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