UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (DECANA DE AMRICA)
E.A.P. INGENIERIA METALRGICA
RECOCIDOPrincipios de Metalrgia Fsica Robert E. Reed Hill
TRATAMIENTOS TRMICOS ING. VICTOR A. FALCON ROSADIO Villca Beteta
Vctor Ral 07160166 2012- I
INTRODUCCION Segn el Metal Handbook, El tratamiento trmico es
una combinacin de operaciones de calentamiento y enfriamiento, de
tiempos determinados y aplicadas a un metal o aleacin en el estado
slido en una forma tal que producir propiedades deseadas. Segn
Sydney H. Avner, El proceso de recocido consiste en calentar el
acero a la temperatura adecuada y luego enfriar lentamente a lo
largo del intervalo de trasformacin, preferencialmente dentro del
horno o en cualquier material que sea buen aislante de calor. El
propsito del recocido es de refinar el grano, proporcionando
suavidad, mejores propiedades elctricas y magnticas y, en algunos
casos, mejorar el maquinado.* Introduccin a la metalrgia Fsica -
Avner
7.11- Efecto del tiempo y la Temperatura sobre la
Recristalizacin Para evidenciar este efecto se someti a recocido
cierto numero de probetas de Cu trabajadas en fro equivalentes a
temperaturas constantes en intervalos de tiempo distintos, se
retiro del horno y se enfri a temperatura ambiente, y se examin
metalogrficamente como se extendi la Recristalizacin.
Donde: K: pendiente de la curva C: interseccin de la curva con
el eje ordenado.
Esta es la grfica de t en funcin de la recproca de la
temperatura, donde es una lnea recta la que nos ilustra los datos
de Recristalizacin para el cobre, y lo expresamos con una ecuacin
emprica.
Ecuacin proporcional. Donde: 1/t : velocidad del 50% de
Recristalizacin R: Constante para gases (2 cal/molK) Qr: Energa de
activacin para la Recristalizacin.
t no solo representa el tiempo de Recristalizacin del 50% de la
matriz, sino tambin el tiempo para completar cualquier fraccin del
proceso de Recristalizacin. Hay que diferenciar energa de activacin
Qr para la Recristalizacin y la energa de activacin descrita
previamente para el movimiento de los lugares vacantes. Esta
cantidad la relacionamos con la altura de la barrera de energa que
debe cruzar un tomo para saltar al interior de una vacante.
7.12- Temperatura de Recristalizacin Es la temperatura en la que
un metal o aleacin deformados en fro recristalizan completamente en
un lmite de tiempo, donde usualmente es de una hora. Dando lugar a
la ecuacin proporcional:
Esto va tener uso si especificamos el tiempo al que recristaliza
el metal, pero debido a grandes energas de activacin, la
Recristalizacin ocurre a cierta temperatura mnima. Por ejemplo: Qr=
50000cal/mol t = 1 hora T = 323C
t = 2 horas T = 313C
t = 30 minutos T = 333C
Concluimos que a mayor temperatura de recocido, menor ser el
tiempo de Recristalizacin, y si es menor la temperatura entonces el
tiempo para que recristalice ser mayor.
7.13- El efecto de la deformacin sobre la Recristalizacin Dos
barras de Zirconio trabajadas en frio se someten a un estampado. El
estampado es un mtodo de deformacin mecnica donde se emplean
varillas cilndricas, el cual se reduce el dimetro uniformemente por
medio de un martillo mecnico equipado con matrices rotatorias.
Luego del estampado se realiza un recocido donde la Recristalizacin
se observa en la siguiente figura:
Si detallamos ms el anlisis de las dos curvas nos muestra que no
tienen la misma pendiente, esto quiere decir que la dependencia de
la Recristalizacin sobre la temperatura vara segn la cantidad de
trabajo en fro o que la Qr para la Recristalizacin est en funcin de
la deformacin.
7.14- Velocidad de Nucleacin y Velocidad de Crecimiento de Grano
Esta ecuacin no nos va demostrar mucho sobre la recristaizacin a
nivel atmico, ya que esto se debe a la reaccin de nucleacin y
crecimiento. Entonces la velocidad a la que recristaliza un metal
depende de la velocidad a la que se forme el ncleo y a la que este
crece, determinando el tamao de grano final de un metal
recristalizado. Al formarse rpidamente el ncleo y crece lentamente,
entonces se formarn muchos cristales antes de que se complete la
recristalizacin, provocando un tamao de grano pequeo. Pero para que
el tamao de grano sea grande, la velocidad de nucleacin es lenta en
comparacin con la velocidad de crecimiento.
Vamos a llamar N a la velocidad de nucleacin y G a la velocidad
de crecimiento. N es el nmero de ncleos que se forman por segundo
en 1cm3 de matriz sin recristalizar. G es el rgimen de cambio en el
dimetro de un grano recristalizado. Si sometemos a recocido ciertas
probetas en diferentes tiempos a una temperatura constante, luego
del enfriamiento a temperatura ambiente, podemos medir el dimetro
de los granos ms grandes luego de la preparacin metalogrfica;
entonces la variacin de este dimetro con el tiempo de recocido nos
da el valor de G. N lo podemos medir de las mismas probetas
contando el nmero de granos que hay en un rea unitaria sobre la
superficie.
Cuando se calienta lentamente un acero desde la temperatura
ambiente hasta la temperatura A3, no se observa ningn cambio en la
estructura hasta que se alcanza una temperatura i, en ese instante
los granos comienzan a aumentar de tamao, dando lugar a la formacin
de una estructura mixta con granos grandes y pequeos. Desde este
momento, al aumentar la temperatura, los granos grandes absorben a
los pequeos y la proporcin de los grandes aumenta. La temperatura
S, a la cual se obtiene un 100% de granos gruesos, es la
temperatura de sobrecalentamiento.
MODELO ULIRAM PARA DETERMINAR NUEVAS COMPOSICIONES QUMICAS PARA
MATERIALES DE APORTE Dra. Maril Caldern Celis. Tesis para
nombramiento de Magister en METALURGIA DE TRANSFORMACIN Y CIENCIA
DE LOS MATERIALES
7.15- Formacin de Ncleos En la recristalizacin se forma un
conjunto de granos nuevos. Estos nuevos cristales se nuclean en
puntos de elevada energa de deformacin, como lo son intersecciones
de lneas de deslizamiento, intersecciones gemelas de deformacin, y
en reas cercanas a los lmites de grano. Entonces la nucleacin en
este caso ocurre en puntos de fuerte curvatura reticular,
recristalizando con mayor facilidad en cristales simples
flexionados que los que han sido doblados y luego desdoblados. Como
los ncleos se forman en regiones de deformacin rigurosa, entonces
toman el nombre de ncleos preformados, porque aparecen en lugares
predeterminados. Existen dos condiciones que se consideran para la
formacin de un ncleo:
Una regin de un cristal puede hacerse un ncleo y crecer slo si
su tamao excede un valor mnimo. El ncleo es rodeado por el
equivalente de un lmite de grano de ngulo grande, ya que la
movilidad de un lmite de grano de ngulo pequeo arbitrario es
normalmente muy bajo. En este caso un cristal sencillo carece de
lugares a lo largo de los lmites de grano y a lo largo de las lneas
donde se encuentren tres granos y que son disponibles para
nucleacin en un metal cristalino, dado que son regiones donde ya
existen lmites de grano grande, de manera que se muestra el
criterio para la formacin de un ncleo. En el mecanismo para
policristales, Bailey y Hirsch propusieron que si existe una
diferencia en la densidad de las dislocaciones por un lmite de
grano en un metal trabajado en fro, durante el recocido una parte
del grano ms perfecto puede migrar dentro del grano menos perfecto
bajo fuerzas impulsoras asociadas con la diferencia de la energa de
esfuerzo a travs del lmite, el cual se realiza por el movimiento
hacia adelante del lmite de grano de manera que forme un
saliente.
Este movimiento debera barrer las dislocaciones a su paso,
creando un pequeo volumen de cristal libre de tensiones. Pero si
este saliente se excede del tamao del ncleo crtico, se cumplirn las
condiciones para la formacin de un ncleo.
Existen una serie de mecanismos que se aplican a los cristales
simples: Cahn y Beck como resultado de la poligonizacin puede ser
posible producir un subgrano capaz de crecer dentro de la matriz
poligonizada que lo rodea. El siguiente mecanismo es aplicable a
cristales simples, el cual implica el concepto de coalescencia de
granos (combinacin de granos), o a la combinacin de subgranos para
formar una regin libre de tensiones de tamao suficiente para
crecer. Lo que postula esta teora es que la eliminacin de un lmite
de subgrano se debe realizar por una rotacin relativa de los dos
subgranos que se combinan.
7.16- Fuerza Impulsora para la Recristalizacin Esta fuerza se
origina por la accin de la energa almacenada que se obtuvo por el
trabajo en fro. En los casos donde la poligonizacin se completa
antes de que comience la recristalizacin, se puede suponer que la
energa almacenada est ligada a las dislocaciones en las paredes
poligonales. Entonces la eliminacin de los sublmites es una parte
bsica del proceso de recristalizacin.
7.17- El Tamao de Grano Recristalizado Este caso se trata del
tamao del cristal al final de la recristalizacin, es decir antes de
que ocurra el crecimiento de grano.
Esta grfica corresponde a un ensayo que se le realiz a un latn
policristalino sometido a tensin el cual se deform a un 3%.
Cantidad crtica de trabajo en fro.- Es la cantidad mnima de
deformacin que permite a la probeta recristalizar dentro de un
perodo de tiempo. Para este caso de cristales sencillos de metales
hexagonales, cuando ocurre deformacin por corrimiento fcil
(deslizamiento sobre un solo plano), la deformacin crtica puede
exceder varios cientos porciento. La deformacin critica es
importante en el caso de un metal que se somete a un conformado en
fro a formas especiales partiendo de lminas. Si el tamao de grano
de un metal es muy pequeo (
