Tratamientos Térmicos
1.- Objetivo
Tener el conocimiento de que es un tratamiento térmico así como su clasificación, poder distinguir entre cada uno y encontrar de una manera muy fácil y practica sus diferencias, así como saber como se aplican en la vida a nivel industrial y su importancia.
2.- Definición
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 o las aleaciones en estado sólido, 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, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.
3.- Tipos de Tratamientos Térmicos
3.1 Recocido
Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material
metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la
densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad.
El Recocido se realiza principalmente para:
• Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas
deseadas, ablandando el metal y mejorando su maquinabilidad.
• Recristalizar los metales trabajados en frío.
• Para aliviar los esfuerzos residuales.
Las operaciones de Recocido se ejecutan algunas veces con el único propósito de
aliviar los esfuerzos residuales en la pieza de trabajo causadas por los procesos
de formado previo. Este tratamiento es conocido como Recocido para Alivio de
Esfuerzos, el cual ayuda a reducir la distorsión y las variaciones dimensiónales
que pueden resultar de otra manera en las partes que fueron sometidas a
esfuerzos.
Se debe tener en cuenta que el Recocido no proporciona generalmente las
características más adecuadas para la utilización del acero. Por lo general, al
material se le realiza un tratamiento posterior con el objetivo de obtener las
características óptimas deseadas.
3.2 Temple
El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza y
resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el
calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites, agua
o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente duro típico de los
aceros templados.
En el temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del
mismo, además, la temperatura para el calentamiento óptimo debe ser siempre
superior a la crítica para poder obtener de esta forma la Martensita. Existen
varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera obtener
y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros, llamada
Templabilidad (capacidad a la penetración del temple), que a su vez depende,
fundamentalmente, del diámetro o espesor de la pieza y de la calidad del acero.
3.3 Revenido
Después del temple, los aceros suelen quedar demasiado duros y frágiles para los usos a los que están destinados. Esto se corrige con el proceso del revenido, este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura mas baja que su temperatura critica inferior, enfriándolo luego al aire, en aceite o en agua, con esto no se eliminan los efectos del temple, solo se modifican, se consigue disminuir la dureza, resistencia, y las tensiones internas, y se aumenta la tenacidad. El acero, después del temple, esta compuesto por cristales de martensita, si se vuelve a calentar a diferentes temperaturas, entre Temp. Ambiente y 700º y después se enfría al aire, la resistencia a la tracción disminuye a medida que la Temp. del revenido aumenta , y al mismo tiempo aumenta la ductilidad y la tenacidad , la resistencia al choque o resiliencia, que es baja cuando el revenido se hace a Temp. inferiores a 450ºC, aumenta cuando se hace a Temp. más elevadas. En ciertos aceros en los que después del temple queda austenita residual, se presenta un aumento de dureza, cuando el revenido se hace entre 350ºC y 550ºC, transformándose la austenita en otros constituyentes. Los aceros después del revenido, por lo general se contraen estas variaciones de propiedades que suceden en el revenido, se deben a los cambios microestructurales, que consisten en la descomposición de la martensita que se había obtenido en el temple y que se transforma en otros constituyentes más estables. La estructura obtenida en un revenido a 200-250ºC es de martensita de red cúbica, a 400ºC se observa un oscurecimiento fuerte, al aumentar a 600-650º se desarrolla la coalescencia de la cementita. Con ayuda del telescopio electrónico se ha podido llegar a la conclusión que el revenido se hace en tres etapas:
-La primera etapa se realiza a bajas temperaturas, menores de 300ºC, y se precipita carburo de hierro epsilon y el porcentaje de carbono en la martensita baja a 0.25%, el carburo de hierro cristaliza en el sistema hexagonal, en los limites de los subgranos de la austenita, y la martensita cambia su red tetragonal a red cúbica
-En la segunda etapa, solo se presenta cuando hay austenita retenida en la microestructura del acero, la cual se transforma en vainita, que al ser calentada a altas temperaturas también precipita en carburo de hierro, con formación final de cementita y ferrita.
-En la tercera etapa, el carburo de hierro que apareció en la primera etapa, se transforma en cementita, cuando sube la Temp. Se forma un precipitado de cementita en los limites y en el interior de las agujas de martensita, la cual al aumentar la Temp. se redisuelve la del interior y se engruesa la del exterior, al subir mas la Temp. Se rompe la cementita exterior, y a 600ºC la matriz queda constituida por ferrita. Al final la martensita se ha transformado en cementita y ferrita.
En los revenidos la martensita obtenida al temple, va perdiendo carbono que aparece en forma de carburo epsilon, y cementita. Cuando después del temple aparece austenita residual, los cambios microestructurales cuando empieza a calentar, son iguales a los anteriores, pero a 225ºC comienza la descomposición de la austenita hasta los 400ºC , produciéndose un oscurecimiento de la estructura. Cuanto mas baja sea la temperatura del temple, la austenita residual será menos refractaria, y a mas Temp. del temple será mas difícil conseguir la transformación isotermica de la austenita . Esta austenita sufre una precipitación de carburos complejos de alta aleación, y disminuye el contenido en carbono, después de esta precipitación y al enfriar, se transforma en bainita.
En el caso de herramientas fabricadas con aceros rápidos, se mejoran dando un doble revenido, con el que se eliminan las tensiones residuales y se evita la fragilidad excesiva. En el primer revenido se transforma la martensita tetragonal en revenida , precipitando carburos aleados , disminuyendo la concentración de austenita “ acondicionamiento de la austenita “, que al enfriar se convierte en bainita con características parecidas a la martensita , en el segundo revenido se calienta a 550º , con lo que se evita que quede martensita sin revenir. En algunas clases de aceros , el revenido entre 250-400º , se presenta una disminución de la tenacidad , que se produce en la tercera fase del revenido , cuando la cementita envuelve las agujas de martensita , la fragilidad aumenta cuanto mayor es la red de cementita , y a temperaturas mayores esta red desaparece , y aumenta la fragilidad. Existe otra fragilidad llamada de Krupp , que se presenta en los revenidos de los aceros cromo-niqueles , y se presenta cuando después del temple , el acero permanece mucho tiempo en el intervalo de 450-550º , esta fragilidad no va acompañada de cambios de dureza, volumen, ni cambios significativos en la estructura , esta fragilidad aparece en los aceros sensibles a este fenómeno independientemente de la velocidad de enfriamiento , para evitar este fenómeno se enfría rápidamente para evitar estar mucho tiempo en este intervalo de temperaturas.
Para valorar la importancia de esta fragilidad se utiliza el coeficiente de susceptibilidad S = resiliencia de enfriamiento muy rápido / resiliencia de enfriamiento lento. Los factores que influyen en la fragilidad del revenido, son la velocidad de enfriamiento (como hemos comentado antes), el tiempo de permanencia en el intervalo de temperatura critica y la duración del revenido a Temp. Superiores a la zona de fragilidad.
Hay otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero.
Cementación: Las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno.
Carburización: La pieza se calienta manteniéndola rodeada de carbón vegetal, coque o gases de carbono.
Cianurización: Se introduce el metal en un baño de sales de cianuro, logrando así que endurezca.
Nitrurización: Se usa para endurecer aceros de composición especial mediante su calentamiento en amoniaco gaseoso.
4.-Ejemplos:
- Soldadura- Empleado en áreas donde se lleva a cabo maquinaria manejando soldadura del auto, así mismo utilizando los tratamientos térmicos.
- Como ya mencionado en la soldadura, en el montaje de piezas para los autos, en las pastes internas y externas.
- Construcción de dispositivos- En dichos dispositivos se puede observar en el momento del ensamble como el acero de las piezas es sometido a diversos tratamientos ya mencionados para la dureza o firmeza del dispositivo , dependiendo su uso.
5.- Resumen
Dentro de Volkswagen los tratamientos llevan una gran importancia ya que su producto que brindan son automóviles de alta calidad y seguridad y no simplemente se concentran de las carrocerías si no también de lo que le dan vida a los automóviles, los motores, dentro de ellos la mayoría de las partes de que lo componen llevan su debido tratamiento como lo es el cigueñal, el árbol de levas, poleas, etc,
7.- Cuestionario
1.- ¿Que es un tratamiento térmico?
Al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad
2.- menciona dos ejemplos de tratamientos termicos
- Temple
- Recocido
3.- ¿Que es el recocido?
Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad.
4-¿Que es el temple?
El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites, agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente duro típico de los aceros templados
5.-¿Que es el revenido?
Este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura mas baja que su temperatura critica inferior, enfriándolo luego al aire, en aceite o en agua, con esto no se eliminan los efectos del temple, solo se modifican, se consigue disminuir la dureza, resistencia, y las tensiones internas, y se aumenta la tenacidad.
8.- Bibliografía
pdfhttp://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf
http://html.rincondelvago.com/tratamientos-termicos_1.html
9.- Dibujo
