avanze tratamiento termico

7/22/2019 avanze tratamiento termico

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ENSAYO DE TRATAMIENTOS

TRMICOSINFORME DE CIENCIAS DE LOS MATERIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA


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ENSAYO DE TRATAMIENTOS TRMICOS UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

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TABLA DE CONTENIDO

1 Introduccin .......................................................................................................................................... 2

2 Objetivos ............................................................................................................................................... 3

3 Fundamento Terico ............................................................................................................................. 33.1 Tratamientos Trmicos ................................................................................................................. 3

3.2 Tratamientos Trmicos del Acero ................................................................................................. 6

3.3 TEMPLE.......................................................................................................................................... 7

3.4 REVENIDO ................................................................................................................................... 10

3.5 Fragilidad del Revenido ............................................................................................................... 10

3.6 RECOCIDO ................................................................................................................................... 10

3.7 NORMALIZADO ........................................................................................................................... 12

3.8 Propiedades Mecnicas del Acero .............................................................................................. 13

3.9 Mejora de las Propiedades a Travs del Tratamiento Trmico: ................................................. 13

4 Representacin del experimento ........................................................................................................ 14

5 Clculos y Resultados .......................................................................................................................... 17

6 Observaciones ..................................................................................................................................... 19

7 Conclusiones ....................................................................................................................................... 19

8 Recomendaciones ............................................................................................................................... 21

9 Bibliografa .......................................................................................................................................... 21

10 Anexo .............................................................................................................................................. 22

10.1 Estados alotrpicos del hierro .................................................................................................... 22

10.1.1 Hierro alfa ........................................................................................................................... 22

10.1.2 Hierro beta .......................................................................................................................... 22

10.1.3 Hierro gamma ..................................................................................................................... 22

10.1.4 Hierro delta ......................................................................................................................... 23


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1 INTRODUCCINEl presente informe del laboratorio N5 de Ciencias de los Materiales que lleva por ttulo Tratamientos

Trmicos fue realizado en el pabelln A1 de la Facultad de Ingeniera Mecnica, la experiencia de

laboratorio estuvo dirigida y supervisada por el Ingeniero Edmundo Gutirrez Jave.

En general, un Tratamiento Trmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura;

mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad

conveniente. El objetivo de los tratamientos trmicos es cambiar las propiedades mecnicas de los

metales, principalmente de los aceros. Los tratamientos trmicos se obtiene mediante 3 fases las cuales

a continuacin se detallaran y tambin se har una explicacin de cada uno de los tratamientos

aplicados a los aceros, tambin se realizara una explicacin y algunos tipos de lo que son los

tratamientos termoqumicos. Ya que los tratamientos trmicos muchas veces no son suficiente para lo

requerido ya sea cuando se trata de obtener otras caractersticas de las piezas se utilizan los

denominados tratamientos termoqumicos.

En este informe se presenta la experiencia del tratamiento trmico empleado en probetas de acero SAE1010 y SAE 1045, para lo cual primero se definir exhaustivamente que es un tratamiento trmico luego

se describir el equipo y materiales utilizados as como el procedimiento realizado en el laboratorio que

comprende, el temple, recocido y revenido.

Por ltimo se presenta las comparaciones respectivas as como las conclusiones, observaciones y

recomendaciones del presente informe.


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2 OBJETIVOS Obtener el estudio metalogrfico de la estructura de los materiales a diferente condiciones de

temperatura y tiempos de enfriamiento.

Comparar las estructuras microscpicas y dureza obtenidas para los materiales tratados. Comprender la utilidad de los tratamientos trmicos. Dominar los diferentes procesos de tratamiento trmico. Reconocer el tratamiento trmico de los diferentes tipos de acero. Identificar y aprender a utilizar los equipos que son necesarios para evaluar las caractersticas

fsicas de los aceros en los ensayos de tratamientos trmicos.

3 FUNDAMENTO TERICO3.1 TRATAMIENTOS TRMICOSSe conoce como tratamiento trmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar suspropiedades mecnicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que

se aplica el tratamiento trmico son, bsicamente, el acero y la fundicin, formados por hierro y

carbono, pero se trata tambin con xito gran nmero de aleaciones no frreas; por tanto, en la

descripcin de cada uno de ellos se debe detallar, en general, el proceso y los fines que se persiguen.

Los tratamientos trmicos se basan en que las transformaciones en el estado slido, para que puedan

realizarse completamente, necesitan el tiempo suficiente. Un enfriamiento lento hasta la temperatura

ambiente permitir la total transformacin de los constituyentes, obteniendo con ello una estructura y

una constitucin determinadas. Si calentamos de nuevo hasta temperaturas superiores a la de

transformacin y al enfriar otra vez no se aumenta la velocidad de transformacin encontrar ms

dificultades para realizarse y ser solo parcial (o ser impedida totalmente si la velocidad es losuficientemente rpida), obtenindose as una constitucin y una estructura distintas a las anteriores.

Se comprende, por tanto, la importancia que tiene conseguir estas modificaciones para poder variar a

voluntad las propiedades mecnicas que va a poseer un material a temperatura ambiente.

En todo ciclo de tratamiento trmico hay que considerar tres fases: calentamiento hasta una

temperatura determinada, tiempo de permanencia en ella y enfriamiento hasta la temperatura

ambiente, siendo los siguientes factores los que intervienen en el resultado final:

1. Velocidad de calentamiento.2. Temperatura alcanzada y tiempo de permanencia.3. Velocidad de enfriamiento y medio de enfriamiento.4. Efecto de la masa (espesor o dimetro de las piezas).

Para entender las definiciones y los procesos a seguir en los tratamientos trmicos, en necesario

conocer los puntos crticos donde se producen las transformaciones.


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3.1.1 PUNTOS CRTICOSAC1

Temperatura a la cual, durante el calentamiento, se produce la transformacin de toda la perlita en

austenita, en los aceros hipoeutectoides, en los aceros hipereutectoides, es la temperatura a la cualcomienza a formarse la austenita.

Ar1

Temperatura a la cual durante el enfriamiento se completa la transformacin de la austenita en perlita.

Ac3

Temperatura a la cual el calentamiento, termina la transformacin de la ferrita en austenita o hierro.

Ar3

Temperatura a la cual, durante el enfriamiento, se inicia la transformacin de la austenita en ferrita.

A3-2-1

Temperatura a la cual, en aceros con un 0,89% de carbono, se transforma bruscamente toda la perlita

en austenita, o viceversa.

Accm

Temperatura mnima a la cual, durante el calentamiento, la cementita se disuelve completamente en la

austenita, en los aceros hipereutectoides.

Arcm

Temperatura a la cual durante el enfriamiento, se inicia la precipitacin de la cementita, en los aceros

hipereutectoides.

Ms

Punto de la zona inferior donde se inicia la transformacin de la austenita en martensita.

Mf

Punto en que termina la transformacin martenstica.


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Los tratamientos trmicos permiten que el material adquiera unas caractersticas determinadas para

que posteriormente, en su aplicacin, puedan efectuar su trabajo en las mejores condiciones de

resistencia, desgaste, dureza, etc.

Figura 3.1:Transformaciones alotrpicas del hierro puro.

3.1.2 CLASIFICACINDELOSTRATAMIENTOSTRMICOSLos tratamientos trmicos pueden dividirse en dos grandes grupos:

Tratamientos sin cambio de composicin

Es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varan los componentes.

Tratamientos con cambio de composicin

Los que aaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporcin de los existentes.

De aqu que se llamen con ms propiedad Tratamientos Termoqumicos.

3.1.3 FASESENTODOTRATAMIENTOTRMICOEn todo tratamiento trmico se distinguen tres fases:

1. Calentamiento hasta la temperatura adecuada.2. Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad trmica.3. Enfriamiento a la velocidad adecuada.

De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos.

Explicacin de cada una de estas fases:

I. Fase 1Si en esta fase se llega a la temperatura de transformacin superior, toda la estructura se convierte en

austenita.


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Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformacin empieza y termina tanta ms tarde

cuanto mayor sea la velocidad, an para el mismo acero.

II. Fase 2Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la

homogeneizacin de la estructura. Deber ser tanto ms larga cuanto ms rpido haya sido elcalentamiento.

III. Fase 3Es la fase decisiva en la mayora de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir

de la estructura austentica, si queremos que haya transformacin. Si el enfriamiento es lento, la

temperatura de transformacin y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura

anterior, segn la composicin del acero. Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo

y el final de transformacin es distinto, y las estructuras resultantes sern distintas an para el mismo

acero

Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rpidamente hasta una ciertatemperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se

comprueba que tambin se logra la transformacin. Se dice de estas transformaciones que son a

temperatura constante o isotrmica. Las transformaciones isotrmicas tienen la ventaja, sobre las

logradas en el enfriamiento continuo, de que la estructura resulta muy homognea, mientras que en el

enfriamiento continuo pueden resultar varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de

transformacin resulta una curva caracterstica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella,

todo est en forma de austenita.

Uniendo los puntos finales de transformacin se obtiene otra curva, detrs de la cual o debajo de ella

toda la masa estar transformada. Estas se llaman de las "eses" por su forma caracterstica, y al

diagrama se le llama de las TTT (transformacin, Tiempo, Temperatura).

Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformacin

en martensita. Con estas curvas resulta fcil comprender los efectos de los tratamientos trmicos.

Variando las fases se pueden variar los resultados.

3.2 TRATAMIENTOS TRMICOS DEL ACEROEl tratamiento trmico en el material (en este caso el acero), es uno de los pasos fundamentales para

que pueda alcanzar las propiedades mecnicas para las cuales est creado. Este tipo de procesos

consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus

propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, eltamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. La

clave de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en

los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y

enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento trmico es

recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de Fe Fe3C. En este tipo de


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diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de

estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

Los tratamientos trmicos 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 tensin. Los principales tratamientos trmicos son:

a) Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta elacero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950C) y

se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como

agua agitada, aceite agitado, etc.

b) Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente losefectos 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 bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de

enfriamiento.

c) Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitizacin(800-925 C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la

elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin 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 fro y las tensiones internas.

d) Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia detensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como

tratamiento previo al temple y al revenido.

Para ampliar y obtener una mejor percepcin de cada uno de los principales tratamientos trmicos

pasaremos a mencionarlos por separado a continuacin.

3.3 TEMPLEConsiste en calentar el acero por encima de la temperatura crtica superior Ac (entre 900-950C) y luego

enfriarlo suficientemente de prisa para que se forme una estructura martenstica.

Con este tratamiento se mejoran lascaractersticas mecnicas, aumentando: Resistencia a la traccin Lmite elstico Dureza

A costa de disminuir: Alargamiento Estriccin (Cambio de rea) Resiliencia

Tambin modifica las propiedades fsicas (aumentando el magnetismo remanente y de la resistencia

elctrica) y las propiedades qumicas (aumento de la resistencia a la accin de ciertos cidos).

3.3.1 FACTORES QUE INFLUYENLos factores que influyen en el temple del acero son los siguientes:

Composicin Tamao del grano Estructura

Forma y tamao de las piezas Estado superficial Medio de enfriamiento


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Todos ellos tienen una gran importancia en el resultado final del tratamiento; por ejemplo, para las

mismas condiciones de enfriamiento, la dureza de los aceros al carbono templados es mayor cuanto ms

alto sea su porcentaje de carbono.

3.3.2 FLUIDOS DE TEMPLEEl enfriamiento necesario para lograr el temple correcto se consigue por inmersin del acero, cuya

temperatura se ha elevado, en un medio refrigerante adecuado, slido, lquido o gaseoso.

Los ms utilizados son:

Agua. Se emplea a temperaturas no superiores a 20C y en baos refrigerados en los que se produce

una circulacin continua del lquido. Para disminuir la etapa del enfriamiento, se agita (el agua o la

pieza) o se le aaden sales.

Aceite. Los aceites para temple, de origen mineral, pueden ser convencionales (no aditivados) o

especiales (aditivados). Se usan para templar aceros de alto porcentaje de carbono o bien aceros

aleados.

Sales o metales fundidos. Tanto los metales fundidos (mercurio, plomo, etc.) como ciertas sales (cloruros,nitratos, etc.) se emplean como medios de enfriamiento en los tratamientos isotrmicos.

Gases. Las piezas se pueden enfriar mediante gases, pero este medio es solo eficaz en los aceros de auto

temple.

3.3.3 TIPOS DE TEMPLESegn el proceso seguido y los resultados obtenidos, existen varios tipos de temple para el acero que se

describen a continuacin.

3.3.3.1 Temple normal o martensticoEs el temple ya descrito, en el cual la temperatura se eleva hasta unos 50C por encima de la crtica y semantiene el tiempo necesario. Sigue un enfriamiento rpido y continuo en el medio adecuado. El

constituyente final es la martensita sola, si el acero es hipoeutectoide o cementita, si es hipereutectoide.

3.3.3.2 Temple escalonado martensticoEs un tratamiento isotrmico, tambin llamado Martempering, que consiste en calentar el acero a la

temperatura de austenizacin, hacerlo permanecer en ella el tiempo necesario y enfriarlo despus

rpidamente en un bao de sales hasta la temperatura de inicio de transformacin de la austenita en

martensita, en la cual se mantiene (permanencia isotrmica) hasta que toda la masa adquiere esa

temperatura, A continuacin se enfra al aire.

Las principales ventajas de este tratamiento consisten en que elimina las tensiones producidas por la

transformacin y, como consecuencia, minimiza las deformaciones y grietas de temple. Se aplica aherramienta, rodamientos, engranajes, etc.

3.3.3.3 Temple interrumpidoEste temple se utiliza para evitar las deformaciones y grietas de la transformacin martenstica cuando

esta tiene lugar con una gran velocidad de enfriamiento.


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El proceso que se sigue es el de enfriar rpidamente el acero antes de que llegue a la temperatura de

transformacin en martensita, extraer la pieza del agua e introducirla en un bao de aceite, donde se

enfra con menos severidad, transformndose as en martensita. En algunas ocasiones se enfra el acero

hasta 200 o 300C y se extrae del agua para que termine el enfriamiento al aire. Sirve para templar, al

agua, herramientas de formas complicadas.

3.3.3.4 Temple Escalonado BainticoEs un tratamiento isotrmico y se denomina tambin Austempering. El proceso es parecido al del

Martempering, si bien la permanencia isotrmica se realiza a mayor temperatura, transformndose la

austenita en Bainita.

Su ventaja principal es la de que, como las tensiones internas propias de la transformacin son muy

dbiles, resulta una deformacin mnima y libre de las grietas microscpicas de temple. Se aplica a

muelles, alambres, piezas pequeas, etc.

3.3.3.5 Tratamiento subceroEl tratamiento subcero se usa para aceros que despus del temple normal en agua o aceite, conservan

todava cierta cantidad de austenita sin transformar. Con l se consigue transformar la austenita residualen martensita continuando el enfriamiento a temperaturas inferiores a 0C. La transformacin es casi

completa. Utilizado para aceros rpidos, de cementacin, indeformables, etc.

Es muy til para calibres de precisin, pues evita que con el tiempo se modifiquen sus medidas por

efecto de la lenta transformacin de la austenita residual que queda en la estructura si, como se ha

dicho, se efecta el temple en agua o aceite.

3.3.3.6 Temple SuperficialExisten piezas que, por el tipo de trabajo que han de realizar, requieren, por una parte, gran tenacidad y

resiliencia en el ncleo y, por otra, gran dureza y resistencia en superficial (por ejemplo, engranajes,

cigeales, rboles de levas, etc.)

Como es sabido, estas caractersticas no pueden conseguirse con el temple, pero s con otros

procedimientos, como son el endurecimiento superficial por temple localizado y otros que se estudiarn

como tratamientos termoqumicos. El mtodo del temple

Superficial consiste en producir un calentamiento muy rpido en la superficie de la pieza, de forma que

solamente una delgada capa alcance la temperatura de austenizacin, seguido de un enfriamiento muy

rpido. Para este tratamiento se emplean aceros con un 0,3-0,6% de carbono, siendo su estado inicial el

de recocido o normalizado. Segn sea el calentamiento, se distinguen dos procedimientos:

3.3.3.6.1 Temple Superficial a la llama:El calentamiento superficial se consigue mediante un soplete oxiacetilnico, enfriando seguidamentecon un chorro de agua sobre la superficie. Actualmente existe una gran variedad de dispositivos e

instalaciones automticas para aplicar este tratamiento de forma continua a series de piezas iguales.

Tambin se denomina flameado.

3.3.3.6.2 Temple por induccin:El calentamiento de la superficie se logra por medio de corrientes inducidas de alta frecuencia. Las

temperaturas alcanzadas son del orden de los 1.000C en pocos segundos y para tal fin se emplean


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generalmente unos dispositivos arrollados en forma de bobinas. El conjunto es un trasformador en el

cual el primario lo constituye la bobina de induccin, y la pieza hace de secundario. La profundidad del

temple depende de la frecuencia, la potencia y el tiempo del calentamiento.

3.4 REVENIDOConsiste en calentar el acero, despus de haber sido templado a una temperatura inferior a la de

austenizacin (800-925C), y luego someterlo a un enfriamiento ms bien rpido.

Con este tratamiento se pretende conseguir algunos de los fines siguientes:

Mejorar los efectos del temple. Disminuir las tensiones internas originadas en el temple. Modificar las caractersticas mecnicas disminuyendo dureza y resistencia a la rotura, as como

aumentando tenacidad, plasticidad y estriccin.

Es por tanto, un tratamiento complementario del temple. Al conjunto de las operaciones de temple y

revenido al que se somete un producto siderrgico, se lo denomina bonificado.

El revenido da al acero las propiedades adecuadas al fin al que se destina. Cuanto mayor sea la dureza

del acero templado, o sea, cuanto mayor sea la cantidad de martensita que contenga, ms alto ser el

nivel de las propiedades que puedan lograrse con un buen revenido, disminuyendo la dureza hasta un

valor suficiente ya aumentado y a cambio, obteniendo mayor tenacidad.

3.5 FRAGILIDAD DEL REVENIDOExisten algunos aceros en los cuales, en determinados intervalos de la temperatura de revenido, la

resiliencia, en vez de aumentar, disminuye. A este fenmeno se lo conoce como fragilidad del revenido;

y segn la zona en que se presenta, se distinguen dos tipos:

Fragilidad de revenido entre 20 y 400C.Es debida a la formacin de una delgada capa de cementita en

los contornos de la pieza, que disminuye la tenacidad y aumenta la fragilidad. Se logra desplazar esta

zona mediante adiciones de 0,5-2% de Si.

Fragilidad de revenido entre 450 y 550C.Se presenta en aceros que contienen pequeas cantidades de

Cr y Ni. Se puede eliminar o retrasar con la adicin de Mo o modificando las condiciones de temperatura,

tiempo de revenido y velocidad de enfriamiento.

3.6 RECOCIDOEn los trabajos de forja, doblado, enderezado, torneado, etc., en los aceros se desarrollan tensiones

internas que deben eliminarse antes de templar la pieza, pues en otro caso daran origen a la formacinde grietas. Para eliminar estas tensiones internas se procede al recocido de las piezas, que consiste en

calentarlas y enfriarlas lentamente.

El recocido antes del temple se recomienda no solo para las herramientas que acaban de ser preparadas,

sino tambin siempre que hayan de templarse las que, hallndose en uso, estn siendo sometidas a

choque.


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Cuando se rebasa la temperatura indicada para el recocido, se dice que el acero esta recalentado; si se

exagera ms la temperatura, el acero est quemado. El primero puede regenerarse calentndolo de

nuevo en presencia de carbono; el quemado no puede regenerarse.

Al calentar los aceros para su temple es preciso, si se utiliza la fragua, emplear el carbn de madera o

coque. La temperatura del temple depende de la clase del acero, por lo que se debe consultar al

fabricante. Para los aceros corrientes suele ser:

Hasta el rojo cereza oscuro (700C) para aceros duros.

Hasta el rojo cereza (800C) para aceros de dureza media.

Hasta el rojo cereza claro (900C) para aceros dulces.

Los aceros rpidos se calientan lentamente hasta el color rojo y luego rpidamente hasta el blanco

(1200C)

Para enfriarlos, el bao ms empleado es el de agua a 15 o 20C, teniendo cuidado que haya tal cantidad

que su temperatura no vare sensiblemente al templar. Para obtener temples ms duros se adiciona alagua un 10% de sal de cocina (cloruro sdico) o cido sulfrico. Para temples suaves sirven el agua de cal

o los aceites. Los aceros rpidos se enfran en una corriente de aire, aunque tambin pueden emplearse

sebo o aceite. No debe usarse petrleo, porque adems de no dar mejor resultado, es peligroso.

Al introducir las piezas en el bao, debe hacerse de manera que no haya una separacin brusca entre la

parte mojada y la seca.

3.6.1 TIPOSDERECOCIDOSegn el fin perseguido, se practican varios tipos de recocido, que son los siguientes:

3.6.1.1 Recocido de homogeneizacinSe aplica a los aceros brutos de colada para destruir las heterogeneidades de tipo qumico que se hanoriginado durante la solidificacin. Tambin se utiliza en forjados y laminados para eliminar las

heterogeneidades estructurales que perjudican los valores de tenacidad del acero. La temperatura ha de

ser muy elevada, cercana al punto de fusin, y el tiempo de calentamiento, muy largo.

3.6.1.2 Recocido total o de regeneracinEste recocido regenera la estructura de grano grueso en otra de grano fino y se aplica a aceros forjados

a elevadas temperaturas, piezas de acero fundido, soldaduras y piezas que han sufrido el recocido de

homogeneizacin. La nueva estructura es ms tenaz y resiliente, quedando as el acero ms blando. La

temperatura de calentamiento debe ser ligeramente superior a la de transformacin A1 y el

enfriamiento lento.

3.6.1.3 Recocido globularSe aplica a los aceros para herramientas con un elevado porcentaje de carbono, en los cuales hay gran

cantidad de carburos muy difciles de disolver y que dificultan el mecanizado. Su nombre se debe a la

estructura que se observa al microscopio, y en la cual los carburos adoptan forma esfrica o globular.

Se efecta a temperatura ligeramente inferior a la de transformacin, A1.


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3.6.1.4 Recocido de re cristalizacin o contra acritudSe da a los aceros trabajados en fro para eliminar la acritud. Se basa en la re cristalizacin del acero a

cierta temperatura inferior a la crtica, que permite la recuperacin de la ductilidad y la maleabilidad.

Consiste en un calentamiento a 500 o 700C seguido de un enfriamiento al aire dentro del horno.

3.6.1.5 Recocido de ablandamientoSe aplica a aquellos aceros que, despus de la forja o laminacin, han quedado con durezas tan elevadas

que casi no se pueden mecanizar. Se recomienda para ablandar aceros aleados de gran resistencia, al Cr-

Ni o Cr-Mo. La temperatura adoptada es inferior a la crtica y la duracin total es pequea.

Este tratamiento se diferencia del revenido en que ste se usa solo para los aceros templados.

3.6.1.6 Recocido de estabilizacinSe da a las piezas que han sufrido un trabajo de forjado o laminado, u otros tratamientos, para destruir

las tensiones internas que se hayan originado, y que podran producir deformaciones en las piezas una

vez acabadas. Se realiza a temperaturas no muy altas, aunque durante un tiempo muy prolongado,

seguido de un enfriamiento muy lento en el propio horno.

3.6.1.7 Recocido isotrmicoEste tratamiento consiste en calentar el acero a una temperatura superior a la crtica y enfriarlo luego

rpidamente hasta una temperatura ligeramente inferior a la de austenizacin, A1, manteniendo en

esta el tiempo necesario para que se verifique toda la transformacin de la austenita en perlita; por fin,

se deja que siga enfriando al aire. La estructura obtenida depende de la temperatura de austenizacin.

Si se aproxima a A1, se logran estructuras aptas para el torneado; si es mucho ms elevada, las

estructuras sern aptas para el fresado y el taladrado. Por otra parte, este recocido tiene la ventaja de

que es mucho ms rpido que el de enfriamiento continuo. Se aplica a piezas forjadas y a aceros para

herramientas.

3.7 NORMALIZADOTratamiento trmico que se les da a los aceros al carbono de construccin. Se utiliza tambin en piezas

fundidas, forjadas, laminadas, mecanizadas, etc.; y, en general, siempre que se trate de eliminar las

tensiones producidas por cualquier mtodo de conformacin. Tambin tiene inters para destruir los

efectos de un sobrecalentamiento o un tratamiento trmico anterior, ya que afina la estructura.

Consiste en calentar el acero a una temperatura de 30 a 50C superior a la crtica (A3) y, una vez

transformado completamente, dejarlo enfriar al aire en calma.

Se diferencia del recocido de regeneracin y del temple en que el enfriamiento es ms rpido que el

primero y ms lento que en segundo. Aventaja al recocido en que es ms fcil de ejecutar y se requiere

de menos tiempo.

Su resultado depende del espesor de la pieza, pues las velocidades de enfriamiento son distintas, siendo

mayores en las piezas delgadas que en las gruesas.


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3.8 PROPIEDADES MECNICAS DEL ACEROEl acero es una aleacin de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleacin, los cuales le

confieren propiedades mecnicas especficas para su utilizacin en la industria metal-mecnica. Los

otros principales elementos de composicin son el cromo, tungsteno, manganeso, nquel, vanadio,

cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fsforo. A estos elementos qumicos que forman del acero se les

llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinacin de ellas se les llamaconstituyentes.

Los elementos constituyentes, segn su porcentaje, ofrecen caractersticas especficas para

determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etc. La diferencia entre los diversos

aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composicin qumica de la aleacin de los mismos,

como del tipo de tratamiento trmico a los que se les somete.

3.9 MEJORA DE LAS PROPIEDADES A TRAVS DEL TRATAMIENTO TRMICO:Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen

en la composicin qumica de la aleacin que lo forma y el tipo de tratamiento trmico a los que se lessomete. En los tratamientos trmicos lo que hacen es modificar la estructura de los granos que forman

los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos.

Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composicin qumica se llama

polimorfismo y es la que justifica los tratamientos trmicos. Tcnicamente el polimorfismo es la

capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una nica

composicin qumica. Por ejemplo, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La -ferrita,

la austenita y la -ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento qumico puro se

denomina alotropa.


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4 REPRESENTACIN DEL EXPERIMENTO4.1 MATERIALES Probetas de acero (SAE 1010, SAE 1045). Papel abrasivo N 180, 360, 600, 800,

1000, 1200.

Microscopio Metalogrfico. Tenazas de sujecin.

Almina. Franela.

Alcohol. Algodn.

Secadora. Ladrillo de material refractario.

Nital. Cilindros con agua y aceite.

Horno. Guantes y casco de proteccin.

Figura 4.1:Elementos empleados en el laboratorio de Tratamientos Trmicos.


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4.2 PROCEDIMIENTO1) Calentar las probetas de acero de medio carbono (SAE1045) en el horno a una temperatura de

810 C durante 30 minutos; y para las probetas de bajo carbono (SAE1010) a una temperatura

de 900 C, para el proceso de recocido, normalizado y temple.

Figura 4.2:Calentando las probetas en el horno.

2) Una vez alcanzada la temperatura, descrito en el primer paso disponemos a retirarlas del horno.Para ello es de utilidad usar los guantes, la pinza y un casco protector.

Figura 4.3:Sacar cuidadosamente las probetas del horno.3) Enseguida enfriamos el metal en tres medios diferentes: agua, aceite, aire, horno; para el

proceso de temple, normalizado y recocido respectivamente.

Figura 4.4:Enfriamiento en agua o aceite, aire y horno respectivamente.4) Antes de pasar a ver la estructura de los materiales, previamente lijamos las probetas de

acuerdo al orden de los papeles abrasivos tales como (180, 360, 600, 800, 1000 y 1200), Una vez

terminado el lijado pasamos a realizar el pulido y posteriormente hacemos el ataca corrosivo

con el nital.


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Figura 4.5:Realizamos el ensayo de metalografa a las piezas.5) Terminado el paso 4 pasamos a ver la microestructura de cada metal a determinado medio de

enfriamiento para luego dibujar un aproximado del grano.

Figura 4.6:Realizamos el ensayo de metalografa a las piezas.6) Una muestra tomada del microscopio se muestra en la siguiente figura.

Figura 4.7:Realizamos el ensayo de metalografa a las piezas.7) Finalmente pasamos a medir la dureza, para ello utilizaremos la escala ROCKWEL (HRB Y HRC).

Figura 4.8: Realizamos el ensayo de dureza a las piezas.


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5 CLCULOS Y RESULTADOS5.1 DATOS OBTENIDOSLos datos de las probetas obtenidas previamente fueron los de sus durezas los que en nuestro grupo

trabajamos con 3 probetas, dos probetas de medio carbono (SAE1045) y una de bajo carbono (SAE1010),as como sus respectivas durezas al terminar el tratamiento trmico.

PROBETAS TRATAMIENTO DUREZA (Antes) DUREZA (Despus)SAE1045 (1) Normalizado 53.7 HRC 94.4 HRB

SAE1045 (2) Normalizado(previo T. aceite) 44.3 HRC 93.8 HRBSAE1010 normalizado 73 HRB 71.7 HRB

Tabla 5.1: Realizamos el ensayo de dureza a las piezas.

La micrografa respetiva son las de la siguiente toma:

Tabla 5.1: Micrografa obtenida del Acero SAE 1045.


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5.2 CLCULOS Y RESULTADOS5.2.1 SAE1010 NORMALIZADO

5.2.2 SAE1045NORMALIZADO

(

)

rea = 1 pulg

2

NINTERNAS = 86

NINTERCEPTADAS = 28

N=

()

rea = 1 pulg2

NINTERNAS = 102

NINTERCEPTADAS = 40

N=


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6 OBSERVACIONES Como la temperatura del agua es la del medio ambiente entonces la temperatura del medio de

enfriamiento est por debajo de la lnea de trmino de la martensita. Por lo tanto toda la

Austenita se transformar en martensita (ahora el acero es muy duro y frgil).

Para mejorar estas propiedades los sometemos al revenido a temperaturas de 300 y 500 C,tngase en cuenta que tambin el tiempo es muy importante ya que mientras ms sea el tiempo

habr una mejor difusin y se obtendrn mejores propiedades.

Cabe mencionar que despus del calentamiento se tom unas probetas y se someti alNormalizado que a diferencia de los dems este se enfri a temperatura de ambiente 25 C y

Recocido que consiste en un calentamiento a una temperatura de 600 y 700, y seguido de un

enfriamiento al aire o dentro del horno.

7 CONCLUSIONES Los tratamientos trmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales,

mediante los cuales se logran principalmente cambios de su estructura cristalina, de su

estructura microgrfica (grano) y de su constitucin.

Luego del tratamiento trmico al que fueron sometidos los aceros tendrn distintas propiedadesa pesar de contener el mismo porcentaje de carbono los que fueron templados en agua sern

demasiados duros y frgiles por lo que tendrn que ser sometidos a otro tratamiento que es el

revenido para optimizar sus propiedades y aumentar su aplicacin, al contrario de los quefueron enfriados en horno (recocidos que tendrn baja dureza). As lo que se logra con los

tratamientos trmicos es modificar las propiedades mecnicas de los aceros y obtener mximos

rendimientos.

La diferencia establecida para las dos clases de aceros est justificada. Para los aceroshipoeutectoides formados por ferrita y perlita, que son constituyentes blandos, interesa

transformarlos en austenita, y, por tanto, la temperatura mnima debe ser superior a la crtica

Ac3. As, al enfriar el acero, la austenita se transforma en martensita.

En cambio en los aceros hipereutectoides, formados por cementita y perlita, solo interesatransformar en austenita y despus de martensita a la perlita, pues la cementita es ms dura

que la martensita y puede quedar como constituyente final, junto con la martensita, despus deltemple. Por eso es suficiente calentar el acero por encima de Ac3 2 1, que es el lmite de la

estabilidad de la perlita.

La martensita de los aceros hipereutectoides contiene, por tanto, aproximadamente, 0.89% de C,cualquiera que sea el contenido total de carbono del acero, puesto que este es el porcentaje de

carbono de la perlita, que es la transformada en la martensita. Por eso, la dureza obtenida en los

aceros al carbono hipereutectoides templados es sensiblemente la misma que la de los aceros

con 0.89% de C, cualquiera que sea su porcentaje de carbono.


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Se diferencia el normalizado, del recocido y del temple, en que el enfriamiento es mucho mslento en el recocido (dentro del horno) y mucho ms rpido en el temple (en agua, etc.) El

objeto del normalizado es volver el acero al estado que se supone normal, despus de haber

sufrido tratamientos defectuosos, o bien despus de haber sido trabajado en caliente o en fro

por forja, laminacin, etc. Se consigue as afinar su estructura y eliminar tensiones internas. Se

emplea casi exclusivamente para aceros al carbono de baja aleacin: 0.15 a 0.50 por ciento de C.El resultado de este tratamiento depende del espesor de la pieza, debido a que las velocidades

de enfriamiento son mayores en las piezas delgadas que en las piezas gruesas.

Para mejorar la ductilidad y la maleabilidad del acero y poder someterlo a nuevos estirados ylaminados, es necesario darle un tratamiento trmico que se denomina recocido (contra

acritud).

El revenido es un tratamiento trmico complementario al temple, que generalmente sigue aste. Consiste en calentar el acero templado a una temperatura inferior, y enfriarlo despus,

generalmente al aire, aunque algunos tipos de aceros se enfran en agua o en aceite.

El revenido es el verdadero tratamiento acondicionador del acero, con el que se da laspropiedades adecuadas con el fin que se destina. Por eso deben elegirse aceros de suficiente

templabilidad para conseguir el temple en toda o la mayor parte de la pieza. Cuanta mayor sea

la dureza del acero, o sea, cuanto mayor sea la cantidad de martensita que contenga, mayor

ser el margen de las propiedades que pueden lograse con un buen revenido, disminuyendo la

dureza hasta un valor suficiente y aumentado, en cambio, la tenacidad.


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8 RECOMENDACIONES Hay que tener mucho cuidado en el proceso de la preparacin de la muestra, especialmente en

el proceso de desbaste, es decir, se tiene que realizar un proceso de lijado cuidadoso para lograr

una superficie plana con fino acabado, ya que esto es vital para una perfecta visualizacin de las

estructuras de grano y de los cambios obtenidos. Marcar la probeta con dos lneas perpendiculares sobre un costado de la probeta, evitar poner

sobre una de las caras de la probeta ya que dificultara la obtencin de la micrografa por un

posible desnivel.

Al realizar el lijado debe ser en una sola direccin, y uniformemente en toda la superficie e lacara para que salga plana.

Lavar constantemente la probeta durante el lijado y pulido para evitar que queden residuos quedaen la nueva superficie.

Se recomienda para la realizacin del ensayo de tratamiento trmico usar las medidas deproteccin necesaria como los guantes y pinzas al extraer la probeta del horno.

Realizar el ensayo en un ambiente aislado para evitar los olores que originan las probetas altemplarse.

Evitar pasarse del lmite de temperatura a la que se tiene que someter la probeta, un errorligero puede corregirse mediante un recocido, pero no ser una opcin vlida si es que se llega a

quemar la probeta.

9 BIBLIOGRAFA Apraiz, Jos; Tratamiento Trmico de los Aceros Lasheras Snchez-Marin, Jos; Tecnologa de los Materiales Industriales Reed-Hill, Robert E.; Principios de Metalurgia Fsica Guliaev, A.P.; Metalografa (Volumen I) Lajtin, Yuri; Metalografa y tratamiento trmico de los metales http://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdf Fundacin ASCAMM. Centro Tecnolgico.
http://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdfhttp://usuarios.fceia.unr.edu.ar/~adruker/Tratamientos%20t%E9rmicos%20Mat%20y%20Pro.pdf


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10ANEXO10.1ESTADOS ALOTRPICOS DEL HIERROPara comprender los mecanismos por los cuales se rigen los tratamientos trmicos es necesario conocer

previamente las transformaciones estructurales que sufre el hierro cuando se cambia su temperatura.

Cuando se calienta el hierro desde la temperatura ambiente hasta su estado lquido, sufre una serie de

transformaciones en su estructura cristalina. A las diferentes estructuras que aparecen cuando se

produce este calentamiento se las denomina estados alotrpicos. En el hierro se pueden distinguircuatro estados alotrpicos, que definiremos a continuacin.

10.1.1 HIERRO ALFAEl hierro alfa se presenta a temperaturas inferiores a los 768C. Presenta una cristalizacin segn el

sistema cbico centrado de cuerpo. No disuelve el carbono y tiene carcter magntico. A los 768C

pierde el magnetismo. Mientras dura esta transformacin la temperatura permanece constante. Las

temperaturas a las cuales tienen lugar estas transformaciones se denominan puntos crticos y sonrepresentados mediante la letra A. Cuando se trata de un enfriamiento Ar, y si es un calentamiento Ac.

La capacidad que posee el hierro alfa para formar soluciones slidas es muy dbil porque los espacios

interatmicos disponibles son muy pequeos. La mxima cantidad de carbono que pueden disolver es

de 0,025 %. Este estado recibe el nombre de ferrita.

Figura 10.1:Estructura del hierro alfa ().10.1.2 HIERRO BETAEs muy similar al hierro alfa, tiene la misma estructura. Se forma a temperaturas comprendidas entre

768C y 900C, cristalizando en el sistema cbico centrado de cuerpo. Se diferencia principalmente del

hierro alfa en que no es magntico. Desde el punto de vista metalogrfico y mecnico tiene poco inters.

10.1.3 HIERRO GAMMASe forma a temperaturas comprendidas entre los 900 y los 1400C.Cristaliza en el sistema cbico

centrado de caras (FCC). Tiene gran capacidad para formar soluciones slidas, ya que dispone de

espacios interatmicos grandes. Puede disolver hasta un 2% de carbono. Esta solucin recibe el nombre

de austenita.

Figura 10.1:Estructura del hierro gamma ().


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10.1.4 HIERRO DELTASe forma a temperaturas comprendidas entre los 1400 y 1539C. Cristaliza en red cbica centrada de

cuerpo (BCC). Debido a que aparece a elevadas temperaturas, tiene poca importancia en el estudio de

los tratamientos trmicos y tampoco tiene aplicacin siderrgica.

Todas las transformaciones alotrpicas van acompaadas de un cambio de volumen. Este hecho se

puede apreciar con la ayuda de un dilatmetro.

Figura 10.1:Estructura del hierro delta ().

10.2DIAGRAMA TTT.Un diagrama TTT(temperatura, tiempo, transformacin) o curva Sresume las posiblestransformaciones de laaustenita para cadaacero,imprescindibles tanto para el diseo de tratamientos

trmicos como para la interpretacin de las microestructuras resultantes despus de los mismos. Su

construccin experimental se realiza mediante un determinado nmero de muestras de acero que,

previamente austenizadas, se enfran en baos de sales a diferentes temperaturas y tiempos

determinados. La microestructura obtenida en cada una de las muestras se analiza y representa,

obtenindose as el diagrama TTT para ese acero.

Ilustracin 1. Cuadro de diagrama TTT.
http://es.wikipedia.org/wiki/Austenitahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Austenita


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10.3DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO-CARBONO.Las aleaciones de hierro que tienen desde pequeas cantidades, alrededor del 0.03 %, a un 1.2% decarbono, con cantidades de un 0.25 a 0.7% de Mn y/o Si y pequeas cantidades no superiores a 0.050%de S y P, reciben el nombre de aceros al carbonoo aceros ordinarios de construccin. Cuando en sucomposicin aparecen otros elementos de aleacin, reciben el nombre de aceros aleados. No obstante,y a pesar de que contengan ciertos elementos de aleacin, los aceros se tratarn como aleacionesbinarias de hierro y carbono, tratndose el efecto de los elementos sobre el diagrama de equilibrio Fe-Fe3C.

El diagrama de equilibrio se representa hasta un contenido del 6.67% de C, correspondiente a lacomposicin del carburo de hierro que recibe el nombre de cementita. En el diagrama de equilibrio seobservan las siguientes fases slidas: ferrita , austenita (), ferrita, y cementita (Fe3C).La ferrita es una solucin slida de carbono en hierro que tiene una estructura c.c. y un lmite desolubilidad mxima de carbono de 0.09% a 1465C. La austenita (), es una solucin intersticial decarbono en el hierro que tiene una estructura cristalina c.c.c. y presenta una solubilidad mxima delcarbono mucho mayor, alrededor del 2.08% a 1148C, que disminuye hasta el 0.8% a 723C,temperatura eutectoide.

Ilustracin 2. Diagrama de equilibrio Hierro-Carbono


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La ferrita es una solucin slida de carbono en el hierro que tiene igualmente una estructuracristalina c.c. y presenta una solubilidad del carbono muy reducida, tan slo del 0.02% a la temperaturaeutectoide y que disminuye hasta 0.005% de C a temperatura ambiente. La cementita es un compuestointermetlico formado por un tomo de carbono y tres de hierro. La cementita es un compuesto duro yfrgil.

De las reacciones que tienen lugar en el diagrama, la ms importante es la reaccin eutectoide enla que la austenita produce un desdoblamiento a ferrita y cementita, formando el nuevo constituyentedenominado perlita.

Ilustracin 3


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11APNDICE11.1ELECCIN DE LOS ACEROS DE HERRAMIENTASEn la mayora de los casos nos encontramos con que son varios los tipos e incluso las familias de aceros

que nos resolveran satisfactoriamente un determinado problema de herramientas, lo que hace que laseleccin se base en otros factores, tales como productividad prevista, facilidad de fabricacin y costo.

En ltima instancia es el costo de las herramientas por unidad de producto fabricado el que determina la

seleccin de un determinado acero.

Los aceros de herramientas, adems de utilizarse para la fabricacin de elementos de mquinas, se

emplean para la fabricacin de tiles destinados a modificar la forma, tamao y dimensiones de los

materiales por arranque de viruta, cortadura, conformado, embuticin, extrusin, laminacin y choque.

De todo lo dicho se deduce que, en la mayora de los casos, la dureza, tenacidad, resistencia al desgaste

y dureza en caliente constituyen los factores ms importantes a considerar en la eleccin de los aceros

de herramientas. No obstante, en cada caso en particular hay que considerar tambin otros muchosfactores, tales como la deformacin mxima que puede admitirse en la herramienta; la descarburizacin

superficial tolerable; la templabilidad o penetracin de la dureza que se puede obtener; las condiciones

en que tiene que efectuarse el tratamiento trmico, as como las temperaturas, atmsferas e

instalaciones que requiere dicho tratamiento; y, finalmente, la maquinabilidad.

11.1.1 PENETRACIN DEL TEMPLELa mayor o menor penetracin del temple es funcin de la templabilidad de cada clase de acero en

particular. La clasificacin dada en la Tabla I en funcin de la templabilidad est establecida en el

supuesto de que se utilicen los medios de temple recomendados. Los aceros de temple superficial, entre

los que se encuentran los aceros de herramientas al carbono (grupo W), los aceros al tungsteno (grupo

F) y varios de los aceros de cementacin del grupo P, se templan por lo general en agua. Latemplabilidad de los aceros aumenta con el contenido en elementos de aleacin, excepto en el caso del

cobalto, el cual es nico elemento que la hace disminuir. Para que en una seccin grande la tenacidad

tenga en toda ella un valor elevado, conviene elegir un acero de alta aleacin.

11.1.2 TENACIDADEn el caso de los aceros de herramientas, el trmino tenacidad se refiere ms a la capacidad de sufrir

golpes sin rotura que a la facultad de absorber energa durante la deformacin. La mayor parte de las

herramientas tienen que ser piezas rgidas, y por lo general cualquier deformacin que presenten, por

pequea que sea, las hace inservibles. Los aceros de herramientas con contenidos en carbono medios y

bajos, pertenecientes a los grupos S y H, son los que presentan mejor tenacidad y constituyen el

material utilizado en la fabricacin de herramientas resistentes al choque.

11.1.3 DUREZA EN CALIENTEEsta propiedad expresa la resistencia que presenta el acero al ablandamiento a temperaturas elevadas,

y viene reflejada, en cierto modo, por la resistencia que ofrece el material al revenido, la cual constituye

un factor importante a considerar en la eleccin de los aceros de herramientas que trabajen a ms de

500C es fundamental que posean aleacin, formadores de carburos duros y estables, mejora


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generalmente la resistencia la ablandamiento a temperaturas elevadas, destacando en este sentido los

aceros que contienen grandes cantidades de tungsteno, cromo y molibdeno.

11.1.4 MAQUINABILIDADEsta propiedad indica la mayor o menor facilidad que presenta el material a su mecanizacin y a la

obtencin de un acabado perfecto (Tabla I). Los factores que influyen en la maquinabilidad de los aceros

de herramientas son la dureza en estado de recocido, la microestructura del acero y la cantidad de

carburos presentes.

En comparacin con los aceros aleados normales, los aceros de herramientas son mucho ms difciles de

mecanizar. El acero de herramienta que presenta mejor maquinabilidad (el tipo W) tiene un ndice

aproximadamente igual al 30%, por lo tanto como referencia para comparar la maquinabilidad de los

distintos aceros de herramientas se toma W, a los que se asigna arbitrariamente el ndice 100 (Tabla II).

La maquinabilidad y facilidad de trabajo de los aceros de herramientas disminuye al aumentar el

contenido de carbn y elementos de aleados. Conforme aumenta el contenido en carbono y elementos

de aleacin en los aceros, carbono en combinacin con elementos que tienen gran tendencia a formar

carburos, como el vanadio, el tungsteno, el cromo y el molibdeno, reduce la maquinabilidad al formarse

gran nmero de partculas duras de carburo, que no se disuelven en el recocido.

11.1.5 RESISTENCIA A LA DESCARBURACINYa que sta determina la instalacin a utilizar en el tratamiento trmico, y la cantidad de material que es

necesario quitar de la superficie despus del temple. La descarburacin tiene lugar normalmente

cuando los aceros se calientan a temperaturas superiores a 704C t salvo que el material se proteja en el

calentamiento por algn procedimiento, como, por ejemplo, mediante la utilizacin de una atmsfera

protectora, es probable que la superficie del acero pierda algo de carbono. Esta descarburacin es la

causa de que en el temple la superficie no se endurezca, sino que quede blanda.

Los aceros de herramientas al carbono son los que menos se descarburan. Los aceros para la fabricacin

de herramientas para trabajos de choque presentan una resistencia a la descarburacin baja; losutilizados en las herramientas para trabajos en caliente se consideran que tienen una resistencia

mediana, y la mayora de los restantes aceros de herramientas ofrecen una resistencia a la

descarburacin buena.

11.1.6 ACEROS DE HERRAMIENTAS DE TEMPLE AL AGUA (GRUPO W)Este grupo est formado fundamentalmente por aceros ordinarios al carbono, aunque algunos de los

aceros de mayor contenido llevan pequeas cantidades de cromo y vanadio con el fin de aumentar la

templabilidad y mejorar la resistencia al desgaste. El contenido en carbono de este tipo de aceros vara

de 0,6 a 1,4%, pudiendo subdividirse de una manera general en funcin del porcentaje de carbono, en

los subgrupos siguientes. 0,6 a 0,75% de carbono estos aceros se utilizan en los casos en que

principalmente interesa la tenacidad, como en los martillos, buterolas, martillos neumticos, y troqueles

encabezadores de carrera corta.

0,75 a 0,95% de carbono estos aceros se utilizan cuando adems de tenacidad se necesita dureza como

en los punzones, cinceles, matrices y cuchillas de cizalla.


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0,95 a 1,4% de carbono estos aceros se emplean en los casos en que se exige a las herramientas gran

resistencia al desgaste y conservacin de las condiciones de cort. Se utilizan en la fabricacin de

herramientas para madera, brocas, escariadores, terrajas y herramientas de torno.

Sometindoles al tratamiento trmico adecuado, se logra obtener una estructura martenstica dura en

la superficie en ncleo tenaz. Para que alcancen las cifras de dureza que se les exigen, tienen que

templarse en agua, son los que mejor maquinabilidad tienen y los que mejor resistencia a la

descarburacin, aunque su resistencia en caliente es pequea.

11.1.7 ACEROS DE HERRAMIENTA PARA TRABAJOS DE CHOQUE (GRUPO S)Estos aceros son generalmente bajos en carbono, con porcentajes comprendidos entre 0,45 y 0,65%,

siendo los principales elementos de aleacin utilizados el silicio, el cromo, el tungsteno y algunas veces

el molibdeno o el nquel. EL silicio y el nquel aumentan la resistencia de la ferrita, mientras que el

cromo aumenta la templabilidad y contribuye al aumento de templabilidad, mientras que el tungsteno

confiere dureza en caliente. La mayor parte de ellos son de temple en aceite, aunque algunos tienen que

templarse en agua para lograr un temple total.

Los contenidos en silicio elevados tienden a acelerar la descarburacin. Los aceros pertenecientes a estegrupo se emplean en la fabricacin de matrices de estampar, punzones, cinceles, herramientas

neumticos y cuchillas de cizallas.

11.1.8 ACEROS PARA TRABAJOS EN FROLos aceros de baja aleacin de temple en aceite (grupo O) contienen manganeso y cantidades menores

de cromo y tungsteno. Estos aceros destacan por su gran indeformabilidad y porque en el tratamiento

trmico en menos probable que se doblen, alabeen, retuerzan, deformen o agrieten e los de temple en

agua. Entre sus caractersticas principales podemos sealar su buena resistencia al desgaste,

maquinabilidad y resistencia a la descarburacin; la tenacidad es solo regular y su dureza en caliente tan

baja como la de los aceros de herramientas al carbono. Estos aceros se utilizan en la fabricacin de

terrajas, rodillos de laminar roscas, herramientas de forma y escariadores expansivos.

Los aceros de aleacin media (grupo A) contienen un 1% de carbono, 3% como mximo de manganeso,

5% como mximo de cromo y un 1% de molibdeno. El aumento del contenido en elementos aleados,

particularmente de manganeso y molibdeno, confiere a estos aceros unas propiedades caractersticas

del temple al aire muy acusadas, y aumentan la templabilidad. Los aceros de este grupo se destacan por

se excelente indeformabilidad, presentando una resistencia al desgaste buena, tenacidad, y una

maquinabilidad que va de regular a mala. Se emplean para matrices de corte, matrices de estampar,

matrices de rebarbar y rodillos de laminar roscas.

Los aceros altos en carbono y en cromo (grupo D) contienen hasta un 2,35% de carbono y un 12% de

cromo, pudiendo tambin contener molibdeno, tungsteno, vanadio y cobalto. La combinacin delcarbono y cromo en cantidades elevadas proporciona una excelente resistencia al desgaste e

indeformabilidad. Se caracterizan tambin por su buena resistencia a la abrasin y mnima variacin de

dimensiones en el temple, lo que los punzonar, de estampas para el estirado de alambre, barras y tubos,

rodillos de laminar roscas y patrones de medida.

11.1.9 ACEROS PARA TRABAJOS EN CALIENTE (GRUPO H)Los aceros para trabajos en caliente pueden subdividirse en los tres grupos siguientes:


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Aceros al cromo (H11 aH16)

Aceros al tungsteno (H20 a H26)

Aceros al molibdeno (H41 a H43)

Estos aceros se caracterizan por su buena tenacidad debida a su bajo contenido en carbono, por su

dureza en caliente que va de buena en unos a excelente en otros, y por una resistencia y maquinabilidad

regulares. Su resistencia a la descarburacin es solamente entre regular y mala, se templan al aire.

Se emplean en la fabricacin de matrices, partes mviles de los moldes utilizados en la metalurgia de

polvos, moldes para materiales plsticos.

11.1.10ACEROS RPIDOSEntre los aceros de herramientas, este tipo es el ms aleado, y los aceros que lo forman contienen

normalmente grandes cantidades de tungsteno o molibdeno junto con cromo, vanadio y a veces cobalto.

El contenido de carbono vara entre 0,7 y 1%, aunque en algunos pueden llegar a valer hasta un 1,5%.

La principal aplicacin de estos aceros es la fabricacin de herramientas de corte, aunque tambin seutilizan en la construccin de matrices de extrusin, herramientas para bruir y punzones de corte.

Presentan una dureza en caliente excelente y una resistencia al choque bastante buena. Entre sus

cualidades tenemos buena indeformabilidad, buena resistencia al desgaste, maquinabilidad regular, y

una resistencia a la descarburacin entre regular y baja, pudiendo templarse en aceite, al aire o en sales

fundidas.

Los aceros rpidos se pueden clasificar en dos grupos: aceros con molibdeno (grupo M) y aceros con

tungsteno (grupo T).

11.1.11ACEROS PARA USOS ESPECIALESLos aceros al tungsteno (grupo F) presentan una resistencia al desgaste muy bueno, utilizndose para laconstruccin de herramientas de bruir, hileras de trefilar matrices de estampar y matareis para

extrusin en fro.

Los aceros de baja aleacin (grupo L) especialmente los que contienen nquel, destacan por su tenacidad.

Se utilizan para la fabricacin de herramientas y piezas sometidas a golpes fuertes, como ocurre con las

cuchillas de las cizallas, rodillos de laminar roscas, algunas piezas de los embragues y trinquetas y uas

de retenida de los divisores.

los aceros para moldes (grupo p) se utilizan para la fabricacin de troqueles para la industria de plsticos,

los cuales se conforman por punzonado o por un proceso mixto de punzonado y mecanizado.

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