Tratamiento Termico

Finalidad del tratamiento térmico del acero

Bajo tratamiento térmico en la practica se entiende una secuencia metalizada de diferentes procedimientos del "calentamiento" y del "enfriamiento". De esta forma se pueden transformar propiedades de uso especiales de aceros aleados y sin aleaciones.

Propiedades de este tipo son:

Temple - resistencia - tenacidad - elasticidad.

Figura 1 Principio del tratamiento térmico

1 calentamiento, 2 refrigeramiento

El procedimiento respectivo de tratamiento térmico se elige, cuando se quieren aumentar o disminuir las propiedades según el caso. Por eso son de gran importancia las temperaturas que se deben ajustar para el calentamiento, la duración del calentamiento, así como la velocidad de la refrigeración. El refrigeramiento se puede realizar rápidamente o lentamente, o por etapas individuales.

La transformación de las propiedades del acero se lleva a cabo, ya que a causa del efecto de la temperatura se transforma la estructura cristalina del acero en su estructuramiento interno. el cual tiene una composición en forma de rejilla.

De acuerdo a la elección del procedimiento respectivo se puede alcanzar una transformación de la estructura de toda la pieza o de una parte determinada, o también en su superficie solamente.

Ejemplos:

Las herramientas deben ser duras y resistentes, de tal forma que sean apropiadas para el mecanizado de otros materiales.

Pero estas deben ser generalmente duras en partes determinadas solamente, las cuales están previstas para el mecanizado:

Cincel:

- el filo es duro e indesgastable

- el mango es resistente y elástico

Si el cincel fuera completamente duro en toda su extensión, se podría romper entonces el contacto del golpe con el martillo!

Figura Corte através de un cincel templado

1 cabeza (dura), 2 vástago (tenaz)

Medios de prueba y de medición no se pueden desgastar tempoco en caso de ser empleados frecuentemente. Estos deben ser resistentes especialmente en sus superficies.

Las piezas móviles de las maquinas (rodamiento a bolas, ejes, ruedas dentadas) no se pueden desgastar o solamente un poco. Estas deben ser duras y resistentes, pero tenaces al mismo tiempo.

Aceros aleados que tienen otros elementos de aleación aparte del hierro, disponen frecuentemente de propiedades acentuadas especiales.

Por esto es que se puede realizar un tratamiento térmico exacto solamente cuando se mantienen estrictamente las condiciones del productor del acero. Por eso son suministrados los datos de temperatura para los procedimientos de tratamiento térmico por parte del productor del acero.

TEMPLE.

Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con una velocidad mínima llamada "crítica".

El temple es una condición que se produce en el metal o aleación por efecto del tratamiento mecánico o térmico impartiéndole estructuras y propiedades mecánicas características.

Los procedimientos térmicos que aumentan la resistencia a estas aleaciones son el tratamiento térmico en solución y el envejecimiento.

El tratamiento térmico en solución requiere que se caliente la aleación hasta una temperatura por debajo del punto de fusión por un periodo de tiempo específico, seguido de disminución rápida de dicha temperatura.

El envejecimiento es un tratamiento térmico a relativa baja temperatura que produce endurecimiento adicional al material tratado en solución.

Los factores que influyen en la práctica del temple son:

El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento.

La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple.

El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso.

El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros hidrosolubles.

Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonado martensítico o "martempering", temple escalonado bainítico o "austempering", temple interrumpido y tratamiento subcero.

Condiciones - previas técnicas del material para el templado através del tratamiento térmico

El acero sin aleación es un material de hierro, el cual es puede deformar en estado caliente o frio sin un tratamiento ulterior especial.

El acero sin aleación contiene además de otros elementos químicos, el elemento "carbono" en proporciones de 0,02 hasta 2.1 por ciento, el cual influencia especialmente las propiedad - des de "templado" y "resistencia".

Alto contenido de carbono:

- dureza y resistencia elevadas

- baja tenacidad y elasticidad

Bajo contenido de carbono:

- dureza y resistencia baja

- alta tenacidad y elasticidad

Cuando se calienta el acero se altesan sus propiedades en dependencia del contenido de carbono,

Por eso debe ser conocido el contenido de carbono del acero antes del tratamiento térmico!

Condiciones por la templabilidad:

Contenido de carbono: sobre 0,35 porciento - templable

bajo 0,35 porciento - no templable

Aceros con un contenido de carbono por debajo del 0,35 porciento pueden ser templados en su superficie, cuando se da carbono al acero desde afuera através de un procedimiento especial (templado por cementación).

Principio del templado através de tratamiento térmico

Para el templado son necesarias tres etapas de trabajo:

1. Calentamiento de la pieza de trabajo a la temperatura de temple (sobre 723° C) en dependencia del contenido de carbono del acero.

2. Mantenimiento de la temperatura conforme al tipo de acero y al tamaño de la pieza de trabajo.

3. Refrigeramiento repentino (enfriamiento) de la pieza de trabajo que se encuentra a la temperatura de temple.

Con el fin de alcanzar el temple correcto para el acero correspondiente, se debe mantener la temperatura de temple necesaria.

Elección de temperaturas de temple para aceros sin aleación:

Contenido de carbono en porcentaje 0,5 0,6 0.7 0,8 1,0 1,5

Temperatura de temple en grados Celsius 830 815 800 780 770 770

Entre más bajo sea el contenido de carbono, mayor deberá ser entonces la temperatura de temple!

El tiempo de mantenimiento a la temperatura de temple depende del tipo de acero y del tamaño de la pieza de trabajo. Partes pequeñas y de formas complicadas requieren solamente de tiempos de sujeción cortos osea de algunos minutos. A medida que aumenta el tamaño de las piezas y el contenido del carbono se hace necesario un tiempo de sujeción mayor.

Tipos del templado através del tratamiento térmico

Templado por enfriamiento:

Através de este procedimiento se templan aceros que son templables sin preparaciones especiales. Para esto se calienta el acero a una temperatura de temple y se refrigera una véz rápidamente, Como resultado de ello el material es muy duro y bronco y puede tener tensiones interiores enormes, en caso de condiciones inapropiadas el material se puede deformar o se puede llegar hasta romper.

Figura Diagrama del tiempo y temperatura del temple de enfriamiento

1 calentamiento, 2 suspensión, 3 refrigeramiento rápido, I temperatura, II tiempo

Templado interrumpido:

Através de este procedimiento se tratan los aceros que son especialmente delicados a la deformación o a la rotura. Para esto se enfría el material solamente por corto tiempo en un medio refrigerante fuerte en su efecto (agua), luego del calentamiento a la temperatura de temple hasta cuando desaparezca el burbujeo y finalmente se deja en un medio refrigerante de fecto suave (aceite calentado) hasta la compensación de la temperatura. Apenas después es que se realiza la refrigeración restante en el aire. Una variante favorable para esto es ofrecida por la suspensión del material refrigerado fuertemente en un baño caliente de 200° C hasta la compensación de la temperatura, através de ello se evitan eficientemente las tensiones que se presentan durante el enfriamiento y el peligro de la formación de grietas.

Figura Diagrama del tiempo y la temperatura del temple interrumpido

1 calentamiento, 2 suspensión, refrigeramiento rápido, 4 refrigeramiento lento, I temperatura, II tiempo

Templado al baño caliente :

Através de este procedimiento se tratan las piezas de trabajo que tienen formas complicadas. Luego del calentamiento a una temperatura de temple se refrigera la pieza de trabajo de acuerdo al tipo de acero en un baño caliente a temperaturas entre 180 y 500° C hasta la compensación de la temperatura y después se lleva de cualquier forma a una temperatura ambiente, donde la pieza finalmente através de esto solamente tensiones interiores bajas, es lo que tiene. Como baños calientes se prefieren los baños de fusión de sal. la temperatura se debe derivar del tipo de acero.

Figura Diagrama del tiempo y la temperatura del temple al baño caliente

1 calentamiento, 2 suspensión, 3 refrigeramiento retardado, 4 refrigeramiento restante, I temperatura, II tiempo

Dentro de este procedimiento

...