TRATAMIENTO TERMICODE LOS ACEROSPROCESOS DE MANUFACTURAIntroduccin

Se entiende por tratamiento trmico al conjunto de operaciones de calentamiento, permanencia y enfriamiento de las aleaciones de metales en estado slido, con el fin de cambiar su estructura y conseguir propiedades fsicas y mecnicas necesarias. Se tratan trmicamente no solo las piezas semiacabadas (bloques, lingotes, planchas, etc.), con el objetivo de disminuir dureza, mejorar la maquinabilidad y preparar su estructura para el tratamiento trmico definitivo posterior, sino tambin las piezas terminadas y herramientas para proporcionarles las propiedades definitivas exigidas.

Historia

Los griegos descubrieron hacia el 1000 AC una tcnica para endurecer las armas de hierro mediante un tratamiento trmico.

Todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C. se clasifican en la actualidad como hierro forjado. Para obtener estas aleaciones, se calentaba en un horno una masa de mineral de hierro y carbn vegetal. Mediante este tratamiento se reduca el mineral a una masa esponjosa de hierro llena de escoria formada por impurezas metlicas y cenizas de carbn vegetal. Esta masa esponjosa se retiraba mientras permaneca incandescente y se golpeaba con pesados martillos para eliminar la escoria y darle una determinada forma.

Despus del siglo XIV se aumento el tamao de los hornos empleados para fundir. En estos hornos, el mineral de hierro de la parte superior se converta en hierro metlico y a continuacin absorba ms carbono debido a los gases que lo atravesaban. Como resultado daba arrabio, un metal que funde a temperatura menor que el hierro y el acero. Concepto

Se conoce como tratamiento trmico al proceso al que se someten los metales con el fin de mejoras sus propiedades mecnica, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad.

Este tipo de procesos consiste en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus propiedades fsicas.

Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos trmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.Aplicaciones

Los materiales a los que se aplica el tratamiento trmico son bsicamente el acero y la fundicin, formados por hierro y carbono.

Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los slidos cermicos.

Caractersticas MecnicasLas caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que tenga.

Esta se caracteriza por la distribucin regular de sus partculas (tomos y molculas).

Diagrama Hierro - CarbonoEl diagrama de hierro-carbono experimenta muchas fases como son la austenita, cementita, ferrita, perlita, bainita, martensita, entre otras.

Estas fases pasan por muchos cambios debido a la temperatura y algunos procesos como son el temple y el revenido, los cuales ayudan a aumentar las propiedades mecnicas de los materiales utilizados, tales como la tenacidad, dureza, entre otras.

Tratamientos trmicos fundamentalesTratamientos trmicos fundamentales

Temple Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero.

Despus que se ha producido la austenitizacin comienza el temple del acero.

La velocidad de enfriamiento depende del medio de temple y la velocidad de transmisin de calor dentro de la pieza de acero. Se usan varios medios de temple en las operaciones comerciales de tratamiento trmico que incluyen:

Salmuera (agua salada) generalmente agitada.Agua fresca en reposo.Aceite en reposoAire. El temple en salmuera agitada suministra el enfriamiento ms rpido de las superficies calentadas de la parte, mientras que el temple al aire es el ms lento.

El problema es que mientras ms efectivo sea el medio de temple en el enfriamiento, es ms probable que cause esfuerzos internos, distorsin y grietas en el producto.

La velocidad de transferencia de calor en el interior de la pieza depende en gran medida de su masa y geometra. Una forma cbica grande se enfriar mucho ms despacio que una lmina delgada pequea. Temple

La martensita es dura y frgil. El revenido es un tratamiento trmico que se aplica a los aceros endurecidos para reducir su fragilidad, incrementar su ductibilidad y tenacidad y aliviar los esfuerzos en la estructura de la martensita.

El tratamiento implica calentamiento y mantenimiento de sta a una temperatura, seguido de un enfriamiento lento.

El resultado es la precipitacin de partculas muy finas de carburo de la solucin martenstica hierro-carbono y la transformacin gradual de la estructura cristalina de BCT a BCC. Esta nueva estructura se llama martensita revenida. RevenidoLos tres pasos del tratamiento trmico del acero para formar martensita revenida. El primer paso de calentamiento para producir la martensita, el segundo paso de enfriamiento para producir el templado y el ultimo paso de calentamiento para el revenido.

Revenido

Recocido El recocido es el tratamiento trmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en fro. (Enfriamiento en el horno).Recocido de Regeneracin Tiene como funcin regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con ms del 6,67% de Carbono (cementita), mientras que a los aceros con menor porcentaje de Carbono slo se les aplica para finar y ordenar su estructura.

Ejemplo:Despus de un laminado en fro, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la micro estructura a su estado inicial.

Recocido de Globulizacin Usado en aceros hipereutectoides para ablandarlos despus de un anterior trabajo en fro.

Por lo general se desea obtener globulizacin en piezas como placas delgadas que deben tener alta embuticin y baja dureza.

Los valores de la microestructura globulizada se obtiene en un rango entre los 650-750C. Temperaturas que comienzan a producir la formacin de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado.Recocido de Subcrtico Para un acero al carbono hipoeutectoide la micro estructura obtenida en este tratamiento vara segn la temperatura de recocido. Por lo general las que no excedan los 600C liberarn tensiones en el material y ocasionaran algn crecimiento de grano.

Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanizacin.

Comnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etc.

Este procedimiento es mucho ms rpido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.Normalizado Consiste en calentar el material ligeramente (50 C) por encima de la temperatura crtica hasta que todo se haya convertido en austenita.

Posteriormente se deja enfriar al aire. Se diferencia de los dems en que la velocidad de enfriamiento es intermedia.

Se le da a los materiales que han sufrido un tratamiento mecnico defectuoso, para normalizar su estructura.

Se emplea para aceros de baja aleacin (