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Tratamientos Térmicos. Características Generales. En general, un Tratamiento Térmico 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 objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales, principalmente de los aceros. CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos: 1.º Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varían los componentes. 2.º Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes. De aquí que se llamen con más propiedad Tratamientos Termoquímicos.

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Tratamientos Térmicos.Características Generales.

En general, un Tratamiento Térmico 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 objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales, principalmente de los aceros.

CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos:

1.º Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varían los componentes.

2.º Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes. De aquí que se llamen con más propiedad Tratamientos Termoquímicos.

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FASES EN TODO TRATAMIENTO TÉRMICO

En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases:

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

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

Explicación de cada una de estas fases:

Fase 1.ª Si en esta fase se llega a la temperatura de transformación superior, toda la estructura se convierte en austenita.Si el calentamiento es suficientemente lento, la transformación se logra a las temperaturas que aparecen en la figura siguiente.

Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformación empieza y termina tanto más tarde cuanto mayor se la velocidad, aún para el mismo acero.

Fase 2.ª Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la homogeneización de la estructura. Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido haya sido el calentamiento.

Fase 3.ª Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura austenítica, si queremos que haya transformación.

Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformación y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura anterior, según la composición del acero.Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo y el final de transformación es distinto, y las estructuras resultantes serán distintas aún para el mismo acero.Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rápidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que también se logra la transformación. Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotérmica. Las transformaciones isotérmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento contínuo, de que la estructura resulta muy homogénea, mientras que en el enfriamiento contínuo pueden resultar

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varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de transformación resulta una curva característica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella, todo está en forma austenita.Uniendo los puntos finales de transformación se obtiene otra curva, detrás de la cual o debajo de ella toda la masa estará transformada. Estas se llaman de las "eses" por su forma característica, y al diagrama se le llama de las TTT (transformación, Tiempo, Temperatura).

Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformación en martensita.Con estas curvas resulta fácil comprender los efectos de los tratamientos térmicos. Variando las fases se pueden variar los resultados.

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1 - TEMPLE

El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos.Los constituyentes más duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso:

Fase 1.ª El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. En la figura aparece la zona adecuada de calentamiento, en función del C.

Fase 2.ª El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase 1.ª fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase 2.ª

Fase 3.ª La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. En la figura se muestra el gráfico del temple.

El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento.

1.1. Martempering

Así se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza según el gráfico de la figura.

La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo.En la fase tercera se enfría la pieza rápidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene así unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformación. Con ello se logra una uniformidad térmica; se vuelve a enfriar seguidamente y se logra la transformación deseada: martensita. Seguidamente se enfría hasta la temperatura ambiente.

1.2. Temple superficial

Es un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza más que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el núcleo.

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Fase 1.ª Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia.Fase 2.ª No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización.Fase 3.ª Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia.

1.3. Revenido

Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto:

1.º Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa:

2.º transformar la martensita en estructuras parlíticas finas, menos duras pero más resilintes que la martensita.

Fase 1.ª Se calienta siempre por debajo del punto crítico A1. La temperatura alcanzada es fundamental para lograr el resultado apetecido.Fase 2.ª En general, el mantenimiento no debe ser muy largo.Fase 3.ª Se enfría en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muy importante.

4. TEMPLE-REVENIDO ISOTÉRMICO

Pueden obtenerse efectos semejantes al del temple y revenido con un solo tratamiento, que consiste en lograr la transformación de austenita a temperatura constante y próxima a la Ms, pero por encima de ella. Se alcanza así una estructura bainítica*, con buena dureza y resiliencia y se evitan peligros del temple tales como tensiones y grietas y la fragilidad del revenido. Este tratamiento se llama Austempering.

* Bainítica: estructura del acero que se obtiene en transformaciones a temperatura constante. Fue BAIN, el primero en clasificarla y darle nombre.

5. RECOCIDO

Consiste en un tratamiento térmico con el cual los metales adquieran de nuevo la ductilidad o cualidades perdidas por otros tratamientos térmicos u operaciones mecánicas. Son varios los resultados que se pueden lograr y según ellos los procesos son distintos.

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5.1. RECOCIDO DE REGENERACION

Es el empleado para que un acero, que por distintas causas haya adquirido un grano muy grande, quede a grano normal y con pequeña dureza.

5.2. RECOCIDO DE ABLANDAMIENTO

Se emplea este recocido para ablandar aceros que ya sea por mecanizado, ya sea por forja o laminación han quedado duros y difíciles de mecanizar. Con él se logran durezas más pequeñas y una maquinabilidad más fácil.

5.3. RECOCIDO CONTRA ACRITUD

Se emplea este recocido para quitar acritud* a aceros pobres en carbono, cuando se han trabajado en frío, como sucede en el trefilado, estirado, embutido, etc. La acritud puede llegar a ser tal que resulte imposible continuar la operación que se realizaba sin peligro de rotura o de grietas. Es un recocido similar al de ablandamiento, pero a menor temperatura.

* Acritud: La propiedad que adquieren ciertos metales al ser deformados en frío. Con la acritud se vuelven más frágiles y difíciles de deformar.

5.4. RECOCIDO ISOTERMICO

Se emplea este recocido principalmente para herramientas de acero de alta aleación.1.º Se calienta y mantiene la herramienta por encima de la temperatura crítica superior.2.º Se enfría rápidamente por debajo de la A1 y próxima a ella.3.º Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformación.4.º Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente.

5.5. NORMALIZADO

Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneración, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente.

2. TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

A este grupo pertenecen los tratamientos de cementación, nitruración y cianuración.La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia.

2.1. CEMENTACION

Consta este tratamiento de dos fases fundamentales:

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1.ª Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero a unos 900º C, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de cederlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetración, desde algunas décimas hasta 2 ó 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duración ser de pocos minutos y hasta de varias horas.Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.2.ª La segunda fase es el temple; con él se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el núcleo permanece sin cambios. Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneración.Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono.

2.2. NITURACION

Es un procedimiento en el cual, por la absorción de nitrógeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja herméticamente cerrada por la que se hace circular gas amoniaco, que a 500º C cede el nitrógeno y se combina con el hierro.La operación es lenta, de 20 a 80 horas, y el espesor de la capa muy pequeño. No necesita temple posterior. El acero debe ser adecuado.

2. 3. CIANURACION

Es una variante de la cementación y nituración por la que las sustancias ceden nitrógeno y carbono. Se realiza con sustancias en estado líquido y tiene la ventaja de que es muy rápido.Se obtienen pequeñas penetraciones y el temple se hace aprovechando el calor de la primera fase.

INFLUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS

Cuando un acero está formado por un solo constituyente, sus características son las del constituyente.Cuando está formado por varios, que es lo más común, entonces sus propiedades son un promedio de las propiedades de los mismos constituyentes.Los tratamientos cambian los constituyentes de los aceros y por consiguiente cambian también sus propiedades mecánicas. En líneas generales se puede decir:

Del temple: que aumenta la dureza, la resistencia a la tracción, el límite elástico, y que disminuye la resiliencia y el alargamiento.Del recocido: que aumenta el alargamiento y la resiliencia y disminuye la resistencia y la dureza; y que el revenido: disminuye la resistencia, el límite

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elástico y la dureza; mientras que aumenta el alargamiento y la resiliencia. Hay que cuidar mucho la temperatura, entre los 200 y 400º C para evitar efectos contrarios en la resistencia.

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Fundamentos de los tratamientos térmicos.Los fundamentos de los tratamientos térmicos radican en las condiciones de equilibrio estable, condiciones ubicadas en la microestructura y en los diagramas del equilibrio termodinámico de los metales y de las aleaciones.Los fundamentos de los tratamientos térmicos del acero se basan en el diagrama hierro carbono. La importancia de este diagrama radica en el gran tonelaje de acero producido y al profundo conocimiento que actualmente se tiene de este diagrama, lo cual es fruto del largo período de tiempo en que la humanidad viene empleando esta aleación.

Temperatura crítica del diagrama hierro - carbono, análisis

La adición de elementos de aleación al hierro influye en las temperaturas a que se producen las transformaciones alotrópicas. Entre estos elementos, el más importante es el carbono.

El diagrama hierro-carbono, aun cuando teóricamente representa unas condiciones metastables, se puede considerar que en condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas representa cambios de equilibrio.

En el diagrama aparecen tres líneas horizontales, las cuales indican reacciones isotérmicas. La parte del diagrama situada en el ángulo superior izquierdo de la figura se denomina región delta. En ella se reconocerá la horizontal correspondiente a la temperatura de 1493ºC como la típica línea de una reacción peritéctica.

La máxima solubilidad del carbono en el hierro delta (de red cúbica centrado en el cuerpo) es 0,10 % de C, mientras que el Fe gamma (de red cúbica centrado en las caras) disuelve al carbono en una proporción mucho mayor. En cuanto al valor industrial de esta región es muy pequeño ya que no se efectúa ningún tratamiento térmico en este intervalo de temperaturas.

La siguiente línea horizontal corresponde a una temperatura de 1129ºC, esta temperatura es la de solidificación del eutéctico.

La mezcla eutéctica, por lo general, no se ve al microscopio, ya que a la temperatura ambiente la fase gamma no es estable y experimenta otra transformación durante el enfriamiento.

La última línea horizontal, se presenta a los 722ºC, esta línea corresponde a la temperatura de formación del eutectoide, y al alcanzarse en un enfriamiento lento la fase gamma debe desaparecer.

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En función del contenido de carbono suele dividirse el diagrama de hierro-carbono en dos partes: una que comprende las aleaciones con menos del 2 % de carbono y que se llaman aceros, y otra integrada por las aleaciones con más de un 2 % de carbono, las cuales se llaman fundiciones. A su vez, la región de los aceros se subdivide en otras dos: una formada por los aceros cuyo contenido en carbono es inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 %C) los cuales se llaman aceros hipoeutectoides, y la otra compuesta por los aceros cuyo contenido se encuentra entre 0,77 y 2 %, y que se conocen por aceros hipereutectoides.

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Capacidad de templeEl temple es un tratamiento que tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia del acero.

CARBONO. Elemento fundamental que acompaña al hierro en los aceros. Hace que aumente la dureza y resistencia disminuyendo la ductilidad. El aumento de carbono aumenta la capacidad de temple.

CROMO. Aumenta la dureza, resistencia y elasticidad. Material favorable para la cementación.

MANGANESO. Favorece la forjabilidad y le resta efectos perjudiciales al azufre.

MOLIBDENO. Facilita el temple haciendo el material resistente a altas temperaturas.

NIQUEL. Mejora la resistencia, tenacidad y ductilidad favoreciendo el temple.

VANADIO. Aumenta la forjabilidad, disminuyendo la capacidad de soldar.

COBALTO. Permite que el acero conserve su dureza a altas temperaturas.

ALUMINIO. Favorece la nitruración.

AZUFRE. Favorece el mecanizado, perjudicando en la resistencia y tenacidad.

FOSFORO. Favorece la colada en piezas fundidas, perjudicando en sus propiedades mecánicas.

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3. Desarrollo de los tratamientos térmicos

Constan de tres fases:

A.) Calentamiento hasta la temperatura fijada (temperatura de consigna) : La elevación de temperatura debe ser uniforme, por lo que cuando se calienta una pieza o se hace aumentando la temperatura muy lentamente o se va manteniendo un tiempo a temperaturas intermedias, antes del paso por los puntos críticos, este último es el calentamiento escalonado.

B.) Permanencia a la temperatura fijada : Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse como suficiente una permanencia de unos dos minutos por milímetro de espesor en el caso de querer obtener una austenización completa en el centro y superficie. Largos mantenimientos y sobre todo a altas temperaturas son "muy peligrosos" ya que el grano austenítico crece rápidamente dejando el acero con estructuras finales groseras y frágiles.

C.) Enfriamiento desde la temperatura fijada hasta la temperatura ambiente : Este tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice.

PERMANENCIA A LA TEMPERATURA MAXIMA

Para conseguir un buen temple es necesario calentar el acero y mantenerlo durante un cierto tiempo, a una temperatura tal que provoque la autenitización completa de la estructura. En consecuencia, la temperatura de calentamiento depende del contenido de carbono.

Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico Ac3.

Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico AC1.

En general, esta temperatura la señala el proveedor, y normalmente de unos 40ºC a 50ºC por encima del punto critico.

Una temperatura demasiado alta engrosa demasiado el grano austenitico, aumentando la fragilidad y las tensiones internas en la pieza templada.

En la siguiente tabla se indica, a titulo orientativo las temperaturas de austenitizacion de algunos aceros al carbono,

Porcentaje de carbono: 0,4 - 0.5 - 0.8 - 1.2

Temperatura de austenitizacion respectivamente ºC: 850 - 820

780 - 770.

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ENFRIAMIENTO DESDE LA TEMPERATURA MAXIMA HASTA LA TEMPERATURA AMBIENTE.

Los sistemas de enfriamiento utilizados para los tratamientos térmicos s eligen tomando en cuenta tres parámetros: Composición del metal a tratar dimensiones de la pieza y propiedades a obtener.

En cuanto al tratamiento térmico de los acero, éste consiste en tres procesos que involucra temperatura a decir: calentamiento hasta temperatura austenítica, sostenimiento a esa temperatura y por último el enfriamiento en el medio que convenga.

En cuanto a la temperatura de calentamiento, ésta es la temperatura para obtener una micro estructura meta-estable conocida como austenita (FCC) , que, como bien se sabe, tiene un mayor factor de empaquetamiento (0.74) o lo que es lo mismo, es mucho más densa que la estructura BCC que existe en la misma aleación pero a baja temperatura.

Lo anterior es para el proceso de calentamiento; para el segundo proceso, es decir, para el tiempo de sostenimiento, éste es el tiempo necesario que la pieza debe permanecer en el interior del horno hasta que su estructura cristalina esté constituida de 100% austerita (BCC→ FCC).

La geometría de la pieza así como también los elementos que constituyen la aleación suelen modificar el tiempo de permanencia de la pieza dentro del horno. Con regla empírica se da un tiempo de permanencia de 20 minutos por cada pulga de espesor crítico de la pieza a templar. Para el caso de piezas con formas complejas, el espesor crítico es el mayor y en base a éste se toma el tiempo de permanencia.

La tercera etapa es la más crítica de las dos antes mencionadas, pues, aquí se decide el futuro del tratamiento y de la pieza sometida al mismo.

En el enfriamiento, se debe determinar el tipo de medio a utilizar para su enfriamiento pues diferentes medios de temple proporcionan diferentes velocidades de enfriamiento. Entre los medios más comunes que se puede mencionar, se tiene los

Siguientes:

• Agua

• Salmuera (Mezcla de agua y Cloruro de Sodio o sal común de mesa)

• Salmuera con hielo

• Aceite para temple (baja viscosidad VG 32 o inferior y alto punto de “inflamación”)

• Aire tranquilo (sin agitar o convección natural)

• Chorro de aire a presión (convección forzada)

• Enfriamiento en baño de sales a alta temperatura (Martempering y Austempering)

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Cuando se observan las tablas de tratamiento térmico se observa que para cada aleación se recomienda diferentes medios de enfriamiento y procedimientos para lograr el mismo. Revisando un poco se puede ver que cada aleación contiene elementos de aleación en menor o mayor cantidad. Por ejemplo, el agua mezclada con sal común proporciona una razón (ºC/seg.) de enfriamiento más elevada y para aceros con bajo contenido de elementos de aleación incluyendo el carbono, este medio puede ser una buena elección. Pero qué sucede cuando aumenta el contenido de elementos de aleación en una aleación como, por ejemplo, el acero AISI 4340, pues bien, estos no sólo producen endurecimiento por solución sólida de la ferrita o causar precipitación de otros carburos en vez de Fe3C o producir propiedades inoxidables (resistencia a la corrosión) entre otras; pero en cuanto tratamiento térmico de temple se trata, este disminuye la velocidad crítica de temple, es decir, aleja la “nariz” de la curva del diagrama de TTT o TEC del eje referencia vertical t=o, y en consecuencia la pieza de acero tratada térmicamente puede ser enfriado en un medio con severidad de temple mucho menor como lo es el enfriamiento en aceite e incluso el aire, con lo cual se reduce el riesgo de agrietamiento de tipo superficial o interno.

Al enfriar un pieza de acero en un medio para temple menos severo (como el aceite o el flujo de aire a presión), la diferencia de temperaturas entre la superficie y el núcleo será pequeña y por tal motivo la variación de volumen interno – externo también lo será; lo cual favorece y trae beneficios dado que los esfuerzos son menores y también la deformación de la pieza.

Comparativamente el enfriamiento en agua salada y agitada se consigue las mayores velocidades, mientras que enfriamientos dentro de la cámara de un horno se obtienen las menores.

Como ya se mencionó, la elección del medio de enfriamiento va relacionada con el tipo de acero, es decir, del contenido y cantidad de elementos de aleación del acero que se está tratando.

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7. Temperatura critica del temple.

Revenido.

El revenido es un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por deformación en frío. Mejora las características mecánicas reduciendo la fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza, esto será tanto más acusado cuanto más elevada sea la temperatura de revenido.

Características generales del revenido

Es un tratamiento que se da después del temple Se da este tratamiento para ablandar el acero

Elimina las tensiones internas

La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC (debe ser inferior a AC1, porque por encima se revertiría el temple previo)

El enfriamiento puede ser al aire o en aceite

Fases del revenido

El revenido se hace en tres fases:

1. Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica. 2. Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza.

3. Enfriamiento, a velocidad variable. No es importante, pero no debe ser excesivamente rápido.

Calentamiento

El calentamiento se suele hacer en hornos de sales. Para los aceros al carbono de construcción, la temperatura de revenido está comprendida entre 450 a 600°C, mientras que para los aceros de herramientas la temperatura de revenido es de 200 a 350°C. En esta fase la martensita, a la que se llega con el temple expulsa el exceso de carbono.

Mantenimiento de la temperatura

La duración del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas más elevadas, para dar tiempo a que sea homogénea la temperatura en toda la pieza.

Enfriamiento

La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona de

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fragilidad del material; en este caso se enfrían las piezas directamente en agua. Si el revenido se efectúa a temperaturas superiores a las de fragilidad, es conveniente enfriarlas en baño de aceite caliente a unos 150°C y después al agua, o simplemente al aire libre.

Revenido del acero rápido

Se hace a la temperatura de 500 a 600°C en baño de plomo fundido o de sales. El calentamiento debe ser lento, el mantenimiento del caldeo será por lo menos de media hora; finalmente se deja enfriar al aire.

Dos revenidos sucesivos mejoran las características mecánicas y las de corte de los aceros rápidos.

Recocido y normalizado.

El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. Implica un calentamiento hasta una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a alta temperatura seguido de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.

Características generales del recocido

Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad, generalmente aceros.

Se obtienen aceros más mecanizables.

Evita la acritud del material.

La temperatura de calentamiento está entre 600 y 700 °C.

El enfriamiento es lento.

Tipos de recocido

Recocido de regeneración o total, cuando se trata de ablandar el acero y regenerar su estructura. Consiste en calentar el acero a una temperatura entre 30 °C y 50 °C superior a la crítica, mantener la temperatura durante un tiempo y dejarlo enfriar lentamente con objeto de conseguir un grano fino que facilite su mecanizado y una perlita con una configuración más dislocada. En

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general se deja enfriar dentro del mismo horno y se consiguen estructuras con grandes masas de perlitas rodeadas de ferrita o cementita.

Recocido de globulización, se utiliza normalmente en aceros hipereutectoides para favorecer el mecanizado. Se calienta la pieza unos 15 °C a 50 °C por encima del equilibrio y se deja enfriar.

Recocidos subcríticos, es decir, realizados a temperaturas inferiores a la crítica. Los principales recocidos subcríticos son:

o Recocido de ablandamiento o globulización. Es un tratamiento que se da a los aceros después de la forja o laminación en caliente, para eliminar tensiones y dureza en vista a un mecanizado posterior. Se calienta la pieza a una temperatura inferior a la crítica y después se deja enfriar al aire libre.

o Recocido contra acritud. Se hace en los materiales laminados o perfilados en frío, para quitarles la acritud y aumentar su tenacidad y favorecer la formación de cristales. Es un tratamiento similar al anterior pero realizado a temperatura inferior a aquel.

NORMALIZADO

El normalizado es un tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y unas características tecnológicas que se consideran el estado natural o inicial del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple.

El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados centígrados por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipereutectoides, como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita. A continuación se deja enfriar en aire tranquilo, obteniéndose una estructura uniforme.

Con esto se consigue una estructura perlítica con el grano más fino y más uniforme que la estructura previa al tratamiento, consiguiendo un acero más tenaz. Es lo que llamamos perlita fina (observar un diagrama TTT, de la fase austenita y posteriormente realizar una isoterma a una temperatura determinada).

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Factores que influyen

La temperatura de cristalización no debe sobrepasar mucho la temperatura crítica. El tiempo al que se debe tener la pieza a esta temperatura deberá ser lo más corto

posible.

El calentamiento será lo más rápido posible.

La clase y velocidad de enfriamiento deberán ser adecuados a las características del material que se trate

Temple Isotérmico.

CEMENTADO.

La cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición, impregnado la superficie y sometiéndola a continuación a un tratamiento térmico.

Objetivo de la cementación

El templado proporciona dureza a la pieza, pero también fragilidad. Por el contrario, si no se templa el material no tendrá la dureza suficiente y se desgastará. Para conservar las mejores cualidades de los dos casos se utiliza la cementación.

La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificación del núcleo, dando lugar así a una pieza formada por dos materiales, la del núcleo de acero con bajo índice de carbono, tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie, de acero con mayor concentración de carbono, más dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una única pieza compacta.

La cementación consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someterla durante varias horas a altas temperatura (1000°C). En estas condiciones, el carbono irá penetrando en la superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento.

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La pieza así obtenida se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que corresponden a su porcentaje de carbono. En ocasiones se dan dos temples, uno homogéneo a toda la pieza y un segundo temple que endurece la parte exterior.

La cementación encuentra aplicación en todas aquellas piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como es el caso de los piñones, levas, ejes, etc.

Características de la cementación Endurece la superficie No le afecta al corazón de la pieza

Aumenta el carbono de la superficie

Su temperatura de calentamiento es alrededor de los 900 ºC

Se rocía la superficie con polvos de cementar ( Productos cementantes)

El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento termico posterior

Los engranajes suelen ser piezas que se cementan

Aceros de cementación

Son apropiados para cementación los aceros de baja contenido de carbono, que conserven la tenacidad en el núcleo. El cromo acelera la velocidad de penetración del carbono. Los aceros al cromo níquel tienen buenas cualidades mecánicas y responden muy bien a este proceso. Una concentración de níquel por encima del 5% retarda el proceso de cementación.

Según sean los requisitos de dureza y resistencia mecánica existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementación y posterior tratamiento térmico.

Tipos de aceros para cementación

Aceros para cementación al carbono: Cementación 900º-950º, primer temple 880º-910º en agua o aceite, segundo temple 740º-770º en agua. Revenido 200º máx.

Aplicaciones: Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad en el núcleo.

Aceros para cementación al Cr-Ni de 125kgf/mm2: Tiene en su composición un 1% de Cr y un 4,15% de Ni. Cementación 850º-900º, primer temple 900º-830º en aceite, segundo temple 740º-780º en aceite. Revenido 200º máx.

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Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad. Elementos de máquinas y motores. Engranajes, levas etc.

Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kgf/mm2: Tiene en su composición un 1,15% de Cr y un 0,20% de Mo. Cementación 890º-940º; primer temple 870º-900º en aceite, segundo temple 790º-820º en aceite. Revenido 200º máx.

Aplicaciones: Piezas para automóviles y maquinaria de gran dureza superficial y núcleo resistente. Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.

Aceros para cementación al Cr-Ni-Mo de 135 kgf/mm2: Tiene en su composición un 0,65% de Cr, 4% de Ni y 0,25% de Mo. Cementación 880º-930º; primer temple 830º-860º aire o aceite;

Segundo temple 740º-770º aceite. Revenido 200º máx. Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Máquinas y motores de máxima responsabilidad., ruedas dentadas, etc.

DESIGNACIONES DE LA TEMPERATURA DE LA ALEACIÓN DE ALUMINIO

T1 Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformación y envejecido naturalmente.T2 Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformación, trabajado en frío y envejecido naturalmente.T3 Tratamiento térmico de solución, trabajado en frío y envejecido naturalmente.T4 Tratamiento térmico de solución y envejecido naturalmente.T5 Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformación y envejecido artificialmente.T6 Tratamiento térmico de solución y luego envejecido artificialmente.T7 Tratamiento térmico de solución y luego envejecido artificialmente.T8 Tratamiento térmico de solución, trabajado en frío y envejecido artificialmente.T9

T10 Tratamiento térmico de solución, envejecido artificialmente y trabajado en frío.Tratamiento térmico de solución parcial, artificialmente envejecido, y después trabajado en frío.