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RESUMEN
RecocidoTempleNormalizado
Se calientan a una T. superior a la critica
Permanecen hasta lograr estado austenitico
Se enfrían las piezas
RESUMEN
El enfriamiento es diferente en los tres casos:
Recocido
Temple
Normalizado enfriamiento
Lentamente en el horno
Rápidamente en agua, aceite, etc.
Velocidad intermedia
Se puede decir que la velocidad de enfriamiento es lo que caracteriza y diferencia principalmente estas tres clases de tratamientos
Tratamientos Térmicos
Recocido totalo pleno
Recocidoisotérmico
Normalizado
TempleO revenido
enfriamientolento
(dentro de horno)Enfriamiento
Em aire
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
Por lo estudiado anteriormente es evidente que el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro es de poco valor en estudio de los aceros enfriados bajo condiciones fuera de equilibrio.
Como la austenita es inestable por debajo de la Ae1 es necesario saber:
cuanto tiempo necesitara para empezar a transformarse,
cuanto tiempo necesitara para estar completamente transformada ,
cual será la naturaleza del producto.
•Para determinar el diagrama se preparan un gran número de probetas
•Se calientan hasta la temperatura de austenización (780º C) y se colocan en un baño de sales a una temperatura por debajo de la crítica inferior (por ej 700º C )
•Se sacan las muestras a intervalos regulares, se templan, se mide dureza y se estudian metalograficamente
•Se repite lo anterior para diferentes temperaturas
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
Transformación isotérmica para un acero 1080 a 1300º F
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
Se grafican dos puntos a 1300º F y el tiempo para el 50% transformado.
El diagrama se conoce como: diagrama T-I, curvas TTT o curvas S.Para construir un diagrama confiable se requiere del T.T. y el estudio metalografico de mas de 100 muestras individuales
DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S DIAGRAMAS T-I ó CURVAS S
En el diagrama vemos la distribución de las microestructuras producidas por transformación isotérmica de la austenita a diferentes subenfriamientos para un acero de composición eutectoide.
METODO DEL DILATOMETROEl ensayo se comienza colocando una probeta calibrada en el fondo de un tubo de cuarzo, provisto de una abertura lateral para aumentar la transmisión de calor.Todo el conjunto se introduce dentro de un horno donde se calienta a una T superior a la de austenización.Después de igualada la T se introduce el conjunto en otro horno donde hay un baño da sales o de plomo con una T fijada.Al descender la T el acero se contrae, luego de un tiempo se inicia la dilatación de la probeta que indica el principio de la transformación de la austenita, que termina al cesar esa dilatación
METODO DEL DILATOMETRO
El ensayo se registra en un grafico y la se obtiene el principio y final de la transformación. Preparando otras curvas para diversas temperaturas servirá para determinar la curva de la S
TRANSFORMACION A PERLITA Y BAINITATRANSFORMACION A PERLITA Y BAINITA
•Por encima de la nariz el producto de la transformación es pelita•Debajo de A1, se forma perlita gruesa •Al disminuir la temperatura de transformación, se mantiene la estructura laminar pero disminuye la separación entre láminas hasta que no puede distinguirse microscópicamente •Al disminuir la temperatura aparece una nueva microestructura llamada Bainita •El modelo de crecimiento es diferente al de la perlita, es por nucleación alrededor de un cristal de ferrita y no de carburo
TRANSFORMACION A BAINITA
Cuando un acero se templa desde la región austenítica hasta una temperatura intermedia entre 550°C y MS y se mantiene a esa temperatura, la transformación isotérmica de la austenita inestable produce una estructura denominada bainita.
Desde el punto de vista de su microestructura, la bainita se puede definir como el producto no-laminar de la reacción isotérmica eutectoide a temperaturas menores a la nariz de la perlita y mayores que lade inicio de la martensita, que produce una mezcla bifásica de ferrita y cementita.
TRANSFORMACION A BAINITA
La reacción austenita inestable a bainita es de naturaleza dual, debido a que posee algunas características de nucleacion y de crecimiento similares a la transformación austenita a perlita, y también posee características similares a la transformación austenita a martensita.
La transformación perlítica involucra una redistribución de carbono seguida de un cambio en estructura; y la reacción martensítica envuelve solamente un cambio en estructura cristalina.
La transformación bainítica se caracteriza porque involucra un cambio estructural seguido de una redistribución de carbono, para precipitar el carburo.
En la figura se esquematizan las diferencias en los crecimientos de la perlita nucleada por un cristal de carburo, y de la bainita nucleada por un cristal de ferrita, donde el carburo se presenta como pequeñas placas discontinuas.
TRANSFORMACION A BAINITA
Al igual que la perlita, la reacción bainítica produce una mezcla de ferrita y de carburo, donde el carbono que originalmente se encuentra uniformemente distribuido en la austenita se concentra ahora en regiones localizadas de alto contenido de carbono, para constituir los carburos y dejar un matriz ferrítica prácticamente libre de carbono.
Los cambios en composición que ocurren durante la reacción bainítica no involucran a los elementos aleantes sustitucionales que estén presentes en el material, ya que no hay redistribución de éstos elementos durante la transformación básica; por lo tanto, la composición de la ferrita y del carburo con respecto a esos elementos permanece constante a como estaban en la austenita original.
TRANSFORMACION A BAINITA
TRANSFORMACION A BAINITA
la micro estructura de labainita transformada a 460 °C corresponde a la bainita superior o plumosa
temperaturas en el rango de 250 y 350 °C corresponden a bainita inferior o acicular
TROOSTITA
Es un agregado extremadamente fino de cementita y de hierro alfa.Se produce por enfriamiento de la austenita a velocidad inferior a la critica de temple o por transformación isotérmica de la austenita a temperaturas de 500º a 600º C.Sus propiedades físicas son intermedias entre la martensita y la sorbita.Tiene una resistencia de 140 a 175 Kg /mm², su dureza es de 400 a 500 Brinell y el alargamiento es de 5 a 10%
SORBITA
Es un agregado fino de cementita y hierro alfa.Se obtiene por enfriamiento de la austenita a velocidad inferior a la critica de temple o por transformación isotermica en la zona de 600º a 650º C.Su resistencia es de 88 a 140 kg/mm², su dureza 250 a 400 Brinell y su alargamiento es de 10 a 20%.En la actualidad y como consecuencia de los procesos de nacimiento y desarrollo, existe una gran tendencia a agrupar la troostita y la sorbita junto con la perlita en una familia de constituyentes laminares
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Recocido convencional
En el punto x1 principio de transformación, perlita gruesa.
Al existir una pequeña diferencia en la T inicial con respecto a la T final habrá diferencias en la finura de la perlita.
Por debajo de x’1 el material se puede enfriar rápidamente sin que haya cambio alguno.
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Recocido isotérmico
Se diseño directamente del diagrama T-I
En contraste con el recocido convencional produce una microestructura y dureza mas uniformes, en muchos casos con un ciclo mas corto
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Normalización
Mayor rapidez de enfriamiento.
Mayor diferencia de temperaturas.
La microestructura mostrara mayor variación en la perlita fina y menor proporción de perlita gruesa que la microestructrura recocida
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Temple en aceite
La curva es típica de un temple lento en aceite.
La microestructura será una mezcla de perlita media y fina.
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Temple intermedio
Empezara a transformarse en x5 a perlita fina.
En x’5 la transformación se detendrá y constara de 25% de perlita fina nodular rodeando los granos austeniticos.
En x”5 la austenita restante se transforma a martensita
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Temple en agua
Típica de un temple drástico evitando la transformación en la región de la nariz.
Se conserva austenitica hasta cruzar la linea Ms.
La microestructura final será martensita con alto grado de dureza
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Rec
Curva tangente a la nariz, expresa la rapidez critica de enfriamiento para este acero.
SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO SUPERPOSICIÓN DE LA CURVA DE ENFRIAMIENTO
Austenizado
Enfriamiento rápido para luego mantenerlo en el intervalo de temperatura en que se forma la bainita.
CURVAS T-E (enfriamiento continuo)CURVAS T-E (enfriamiento continuo)
•Los diagramas TI se construyeron en base a transformaciones a T ctes.•En la realidad los enfriamientos son continuos•Al superponerlos se observa que la nariz se corrió hacia abajo a la derecha y desapareció la zona de austenita a bainita
CURVAS T-E (enfriamiento continuo)CURVAS T-E (enfriamiento continuo)
La rapidez critica de enfriamento se muestra como 250º F/s.
No existe para este acero una region austenita – bainita, ya que esta esta cubierta por una zona perlitica y para enfriamiento continuo no se formara bainita.
CORRIMIENTO DE LA CURVA T-ICORRIMIENTO DE LA CURVA T-I
Existen dos factores que cambian la posición del diagrama:
•la composición química (% de C o elementos de aleación)•el tamaño de grano austenítico
La mayoría de los elementos aleantes de los aceros, excepto el cobalto, producen retardo en el inicio de la transformación de austenita a perlita; debido a que los átomos soluto en la aleación, así como los átomos de carbono deben redistribuirse entre las fases carburo y ferrita que están creciendo, con lo que se retarda la difusión atómica.
El carbono, al actuar como estabilizador de la austerita, permite que ella esté en equilibrio con ferrita a menores temperaturas, a medida que la concentración de carbono aumenta.
COMPOSICION QUIMICA
COMPOSICION QUIMICA
COMPOSICION QUIMICA
EFECTO DEL % DE C
La temperatura Ms es de 750º F.
Aparece una región austenita-ferrita.
Es muy difícil enfriar un acero con la suficiente rapidez para obtener solo martensita
Acero SAE 1035
COMPOSICION QUIMICA
Efecto del % de C
El incremento de C aleja la curva a la derecha.
Bala la T. Ms se reduce a 620º F.
Para obtener solo martensita es necesario enfriar 1000º F en 0.7 seg.
Acero SAE 1050
EFECTO DE ELEMENTOS DE ALEACIONEFECTO DE ELEMENTOS DE ALEACION
La adición de 1.50 de manganeso ha cambiado la curva, por lo tanto el acero debe endurecer con mas facilidad que el SAE 1035
SAE 1035 SAE 1335
EFECTO DEL TAMAÑO DE GRANO AUSTENITICOEFECTO DEL TAMAÑO DE GRANO AUSTENITICO
Normalmente la reacción de transformación de la austenita a perlita es nucleada sobre los bordes de grano de la austenita; por lo tanto, el acero que posea un tamaño de grano austenítico pequeño, producirá mayor cantidad de núcleos de perlita por unidad de volumen, para cualquier temperatura dada.
El efecto neto del efecto del tamaño de grano austenítico, será el de producir un aumento en la velocidad de reacción y por lo tanto unadisminución del tiempo para inicio de la transformación
RESUMENRESUMEN
•Existen dos formas de disminuir la rapidez crítica de enfriamiento: 1: % de C y elemento de aleación
2: tamaño de grano austenítico
•Los elementos de aleación no afectan la dureza, sino que facilitan el endurecimiento
•También al enlentecer el proceso se elimina la posibilidad de distorsión, agrietamiento y favorece la penetración
•El grano mas grueso tiene un efecto similar al de adicionar elementos de aleación (pero reduce la tenaciad de acero)
ENDURECIMIENTO O TEMPERATURA DE ENDURECIMIENTO O TEMPERATURA DE AUSTENIZACION RECOMENDADAAUSTENIZACION RECOMENDADA
Aceros hipoeutectoides
50ºC por encima de la Ac3
Por debajo de Ac3 habrá ferrita proeutectoide, dará áreas blandas y menor dureza
Aceros Hipereutectoides
Entre Acm y A31
Acm es muy inclinada y se necesita alta temperatura para disolver la cementita
Puede crecer el tamaño de grano o agrietarse en el enfriamiento
Los carburos proeutectoides estarán presente a temperatura ambiente
HOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITAHOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITA
Refiere a la uniformidad de C en granos de Austenita
Cuando cruzamos la curva A1 la Austenita que se forma de la Perlita tiene 0.8% de C
Al seguir calentando la Austenita que se forma de la Ferrita proeutectoide tiene poco C
Cuando se cruza A3 hay granos de Austenita con diferentes % de C
Al templar, los granos de Austenita con menor % de C tienen mayor rapidez de enfriamiento y darán estructuras no Martensíticas, los mas ricos en C darán Martensita.
Esto se soluciona mediante calentamiento lento, pero no es económico
Es mas adecuado calentar extensamente a la temperatura de Austenizacion
HOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITAHOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITA
HOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITAHOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITA
•Si el acero es mantenido durante bastante tiempo a temperatura mas elevada que la critica superior, los cristales de austenita tienden a desarrollarse y aumentar de tamaño.
•Como el tamaño de los cristales de acero al terminar el tratamiento dependen del tamaño que tuvieron los cristales de austenita; después de un tratamiento a temperatura elevada obtendremos una estructura grosera y un acero de bajas características.
HOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITAHOMOGENEIDAD DE LA AUSTENITA
Acero quemado: si el acero se calienta a una temperatura elevada, próxima al punto de fusion, queda muy frágil y con muy poco alargamiento.
Por efecto de la alta T los cristales pierden su cohesión y quedan rodeados por delgadísimas capas de oxido que hacen imposible la regeneración del acero.
TRANSFORMACIONESTRANSFORMACIONES
AUSTENITA
PerlitaBainita
Martensita
(fase tetragonal)
Martensita RevenidaFerrita o cementita
Enf. lentoEnf. moderado
Enf. Rápido(temple)
revenido
