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describe todo lo referente a recocido y trabajo en caliente de los metales
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Introducción
El término recocido se utiliza para describir varios tipos de tratamientos
térmicos los cuales difieren en procedimiento y están acompañados de uno o
más de los efectos siguientes:
Eliminar esfuerzos residuales.
Suavizar por alteración de las propiedades mecánicas.
Refinar la estructura del grano.
Producir una estructura definitiva.
En muchas operaciones comerciales, muchos de estos efectos se
obtienen en forma simultánea, aunque solamente se desee uno de estos.
Aunque, la selección de un proceso de recocido específico depende de un
particular o predominante efecto deseado y del grado de acero.
El “trabajo en caliente” es una actividad frecuente en plantas de
fabricación y se refiere, por lo general, a las tareas de cortar y soldar. También
puede englobar otras operaciones como las de esmerilado, cobresoldadura o
estañosoldadura, además del uso de maquinaria eléctrica normal en zonas
peligrosas.
Recocido Y Trabajo En Caliente
1.- Recocido
El objeto del tratamiento térmico denominado recocido es destruir sus
estados anormales de los metales y aleaciones. Así como ablandarlos para
poder trabajarlos.
A una temperatura adecuada y duración determinada seguido de un
enfriamiento lento de la pieza tratada.
Recocido en aceros
El objeto del recocido es destruir los estados anormales de los metales y
aleaciones. El fin principal de los recocidos es ablandar el acero para poder
trabajarlo mejor. Atendiendo a llegar a la temperatura máxima
Los tipos de recocidos son los siguientes: recocido de regeneración,
recocido de engrosamiento de grano, recocidos globulares o esferoidales
(recocido globular subcrítico, recocido regular de austenización incompleta o
recocido globular oscilante), recocido de homogenización, recocidos subcríticos
(de ablandamiento o de acritud), recocido isotérmico y recocido blanco.
2.- Trabajo en caliente
Por trabajo (o labrado) en caliente se entienden aquellos procesos como
laminado o rolado en caliente, forja, extrusión en caliente y prensado en
caliente, en los cuales el metal se caldea en el grado suficiente para que
alcance una condición plástica y fácil de trabajar.
El laminado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de
material con forma y dimensiones particulares.
El extrusionado es el proceso por el cual se aplica una gran presión a un
lingote metálico caliente, haciendo que fluya en estado plástico a través de un
orificio restringido.
El forjado o forja es el trabajo en caliente de metales mediante
martinetes, prensas o máquinas de forja. En común con otros procesos de
labrado en caliente, la forja produce una estructura de grano refinado que da
por resultado una mayor resistencia y ductilidad. Las piezas forjadas tienen
mayor resistencia por el mismo peso.
3.- Recocido de regeneración
También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura
del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros
con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C
sólo se les aplica para finar y ordenar su estructura.
Ejemplo:
Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y
sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su
estado inicial.
4.- Recristalizacion.
Es un proceso que se desarrolla por nucleación y crecimiento, los sitios
preferenciales de nucleación de los nuevos granos son las regiones más
deformadas, como bordes de grano, planos de deslizamiento, y en zonas de
alta energía como precipitados de segunda fase y, también, en torno a
inclusiones no metálicas
La Recristalizacion ocurre debido a la nucleación y crecimiento de
nuevos granos que contienen pocas dislocaciones.
El crecimiento de estos nuevos granos ocurre en los bordes de celda de
la estructura poligonizada, eliminando la mayoría de las dislocaciones.
Los nuevos granos recristalizados adoptan formas más o menos
regulares, debido a las anisotropías de su velocidad de crecimiento.
Cuando los granos entran en contacto unos con otros, se acaba la fase
llamad Recristalizacion y se entra en la fase llamada crecimiento de
grano
Como se ha reducido de manera importante el número de
dislocaciones, el metal recristalizado tiene baja resistencia, pero una
elevada ductilidad.
La Recristalizacion es el resultado desde el punto de vista
microestructural de una permanencia de temperaturas en la cual la movilidad
de los átomos es la suficiente para afectar a las propiedades mecánicas. Se
nuclear nuevos granos equiaxiales y libres de tensiones en las regiones de la
microestructura con acritud sometidas a elevadas tensiones. Estos granos
crecen al mismo tiempo hasta que llegan a constituir la totalidad de la
microestructura. En esta etapa el tamaño de grano disminuye con el grado de
acritud.
5.- Crecimiento de grano
La microestructura que se obtiene durante la Recristalización aparece de
forma espontánea. Dicha microestructura es estable en comparación con la
estructura correspondiente al estado original con acritud. Sin embargo, la
microestructura de Recristalizacion contiene una elevada concentración de
bordes de grano. La reducción de esas entre caras de alta energía constituye
un método para lograr una mayor estabilización de un sistema.
En un metal completamente recristalizado, la fuerza impulsora para el
crecimiento de los granos corresponde a la disminución de la energía
asociada con los bordes de grano.
El crecimiento de los nuevos granos se produce por movimiento de la
interfase grano recristalizado-grano deformado
Los bordes de grano tienden a moverse hacia el centro de la curvatura
El ángulo entre tres bordes de grano es de alrededor de 120º
Tamaño de Grano
El tamaño de grano tiene un notable efecto en las propiedades
mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por el
tratamiento térmico son fácilmente predecibles. La temperatura, los elementos
aleantes y el tiempo de impregnación térmica afectan el tamaño del grano.
En metales, por lo general, es preferible un tamaño de grano pequeño
que uno grande. Los metales de grano pequeño tienen mayor resistencia a la
tracción, mayor dureza y se distorsionan menos durante el temple, así como
también son menos susceptibles al agrietamiento. El grano fino es mejor para
herramientas y dados. Sin embargo, en los aceros el grano grueso incrementa
la endurecibilidad, la cual es deseable a menudo para la carburización y
también para el acero que se someterá a largos procesos de trabajo en frío.
Todos los metales experimentan crecimiento de grano a altas
temperaturas. Sin embargo, existen algunos aceros que pueden alcanzar
temperaturas relativamente altas (alrededor de 1800 F o 982 C) con muy poco
crecimiento de grano, pero conforme aumenta la temperatura, existe un rápido
crecimiento de grano. Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En
un mismo acero puede producirse una gama amplia de tamaños de grano.
Clasificación de los Tamaños de Grano
Existen diversos métodos para determinar el tamaño de grano, como se
ven en un microscopio. El método que se explica aquí es el que utiliza con
frecuencia los fabricantes. El tamaño de grano se determina por medio de la
cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada bajo un aumento de 100X. La
figura A es una carta que representa el tamaño real de los granos tal como
aparece cuando se aumenta su tamaño 100X. El tamaño de grano especificado
es por lo general, el tamaño de grano austenítico. Un acero que se temple
apropiadamente debe exhibir un grano fino.
6.- Trabajo en caliente y trabajo en frío. Diferencia
Trabajo en frío: aquel que se realiza mediante golpes, calor y maclaje;
mediante el cual se obtienen superficies compacta con mayor
resistencia. Los procedimientos más comunes son la forja, conformado,
rolado, doblado, trefilado, etc. El factor importante es que siempre se
realizan abajo de la temperatura de Recristalizacion.
Trabajo en caliente: El concepto es básicamente el mismo que el
trabajo en frío, su diferencia es que se realiza arriba de la temperatura
de Recristalizacion, creando un acomodamiento de átomos más
uniforme. Algunos procesos son el embutido, soplado, trefilado,
extrusión, forja, etc.
Cada vez que se realiza una actividad o trabajo nos encontramos
inmersos en una variedad de circunstancias que se llaman Procesos Peligrosos
(Condiciones Inseguras) las cuales determinan una serie de medidas
preventivas a tomar para evitar accidentes de trabajo o enfermedades
ocupacionales.
Algunas actividades o tareas que deben realizan los trabajadores y
trabajadoras contribuyen a aumentar el nivel de los Procesos Peligrosos
(Condiciones Inseguras) y a veces se generan otros nuevos; por naturaleza
intrínseca o por interacción de medios, objetos y procedimientos, que pueden
resultar más peligrosos aún; entre esas tareas o actividades se encuentran
los trabajos en caliente.
La importancia de la comprensión del significado de un Trabajo en
Caliente está fundamentada en que el historial de incendios, explosiones y
exposición ocupacional a atmósferas peligrosas ocurridas en muchas de
nuestras empresas es numerosa y la mayoría son causadas por un manejo
inadecuado de los procesos peligrosos durante los Trabajos en Caliente.
El concepto más aceptado de un Trabajo en Caliente es “todo trabajo
donde el calor generado es de magnitud e intensidad suficiente para producir la
ignición de los vapores o gases derivados de la pirolisis o descomposición de
materiales combustibles o inflamables (punto de chispa)”; cabe destacar que en
este concepto está ausente la protección a la exposición ocupacional del
trabajador o trabajadora (salud laboral). Estos conceptos se asoman en la
legislación venezolana en varios artículos del “Reglamento de las Condiciones
de Higiene y Seguridad en el Trabajo” (1) y luego se hacen referencias a los
riesgos de incendio y explosión en las norma Fondo norma 3153:1996 sobre
trabajos en espacios confinados.
La razón por la que es importante la identificación y el control de los
Trabajos en Caliente es que para que se produzca un fuego (cuando no se
controla se convierte en un Incendio declarado) es necesaria la combinación
apropiada de: Combustible, aire, calor y como resultado de esta combinación
la pirolisis de los vapores del combustible (desde sólido, liquido y gaseoso)
donde ocurren las reacciones en cadena. Ahora bien, siempre estamos
rodeados de materiales que pueden arder o entrar en combustión (papeles,
telas, líquidos inflamables, madera, plásticos, gases) y por otra parte el aire se
encuentra presente en todo el planeta; en consecuencia siempre están
presentes dos lados del tetraedro del fuego, únicamente falta el calor, que
siempre esta presente en todo Trabajo en Caliente, el cual será el iniciador de
toda una serie de eventos que culmina con las reacciones en cadena y el
desarrollo del fuego.
Podemos enumerar diversas actividades que pueden calificarse como
Trabajos en Caliente:
Soldaduras (todos los tipos).
Oxicorte.
Esmerilado.
Corte de metales con discos.
Lavado con chorros de arena o agua.
Herramientas que usan explosivos.
Uso de herramientas de impacto.
Uso de mandarrias y martillos neumáticos.
Trabajos de vulcanización.
Áreas de preparación de alimentos.
Diferencia entre trabajo en caliente y frio
El dato central que diferencia a ambos trabajos "LA TEMPERATURA DE
RECRISTALIZACIÓN", la cual se define como el límite de un material donde
puede afinar sus granos creando una nueva cristalización. Esta, es distinta
para cada material, pero claro que para el acero (El material comúnmente
utilizado en estos procesos) se encuentra en un límite de 600 a 700 grados
centígrados. Recuerda que abajo de esta temperatura se le denomina trabajo
en frío y arriba trabajo en caliente.
Aunque hay textos que definen ciertos procesos para trabajo en frío y
caliente; yo no concuerdo con esto. Dado a que dependiendo lo que suceda en
la estructura cristalina en función de la temperatura, es la mejor forma de
determinar si el proceso que realizas le denominas frío o caliente.
Conclusión
Tiempos prolongados del proceso de recocido involucran crecimiento de
área y Recristalización secundaria para ciclos de 18 horas de proceso
La ductilidad del material crece conforme aumenta la temperatura del
proceso de recocido.
Los trabajos que se realizan a temperatura superior a la de
recristalización del metal se denominan normalmente trabajos en caliente.
Cuando un material sufre una deformación en plástica aumenta su dureza,
pero si el material se deforma plásticamente a una temperatura elevada se
producen simultáneamente dos efectos contrarios: por un lado aumenta la
dureza debido a la deformación, y por otro, el fenómeno de la recristalización
origina el ablandamiento de este mismo material. Para una velocidad de
deformación determinada existe un valor de la temperatura para la cual estos
dos valores se compensan exactamente. Si el material se trabaja a una
temperatura superior a esta se dice que se ha trabajado en caliente.
