2.1 GENERALIDADES Y CLASIFICACION DE LOS TRATAMIENTO TERMICOS

Los tratamientos trmicos son procedimientos que tienen por finalidad mejorar o alcanzar propiedades y caractersticas en los materiales a partir de la consecucin de la microestructura deseada. Cada procedimiento consiste en calentar y mantener las piezas o herramientas a temperaturas adecuadas, durante un cierto tiempo y enfriarlas luego en condiciones convenientes, por tanto, en un tratamiento trmico es importante la relacin entre la temperatura, el tiempo y la velocidad de enfriamiento.

De esta forma se modifica la microestructura de los aceros por medio de transformaciones de fase de estado slido. Dependiendo del tipo de tratamiento, las piezas pueden o no variar su composicin qumica.El tiempo y la temperatura son los factores ms importantes y que hay que fijarlos siempre de antemano, de acuerdo con la composicin del acero, la forma, el tamao de las piezas y las propiedades que se desean obtener.

En dependencia del efecto producido sobre las piezas, los tratamientos trmicos se pueden dividir en volumtricos o superficiales. Los primeros afectan las propiedades de toda la pieza tratada y se dividen en tratamientos trmicos continuos e isotrmicos (denominados tambin totales). Los segundos slo afectan las propiedades de la superficie y algunos de ellos modifican la composicin qumica global de las piezas y son conocidos como tratamientos termoqumicos.

El calentamiento hasta la temperatura de austenizacin y el tiempo de sostenimiento a esa temperatura son dos variables bastante importantes a tener en cuenta en algunos tratamientos trmicos. A continuaciones hace una breve descripcin de estas variables.

2.1.1 Temperatura de austenizacin

Para cada tipo de acero hay una temperatura de austenizacin, determinada fundamentalmente por la composicin. Sin embargo, ha sido la experimentacin la que ha sealado el intervalo de temperatura hasta la cual se debe calentar el acero, la cual se escoge para que d la mxima dureza y al mismo tiempo mantenga tambin una estructura de grano fino; ello porque el valor de la temperatura depende, entre otras variables, de la forma de la pieza y del medio templante. El tamao de la pieza a tratar puede variar el tiempo de sostenimiento, pero no la temperatura. Algunos manuales traen la temperatura de austenizacin, pero sta tambin se puede determinar templando varias probetas desde distintas temperaturas. Se mide la dureza superficial, se fractura y se obtiene el intervalo de temperatura de austenizacin.

En la prctica se usa la temperatura que, como ya fue mencionado, produzca la mxima dureza con la estructura ms fina posible y que debe coincidir con la zona rayada en una curva como en la figura 28; el mximo se presenta porque al aumentar la temperatura tambin lo hace el tamao de grano y la austenita retenida. Se debe tener en cuenta que la templabilidad tambin aumenta debido a la mayor cantidad de carburos que se disuelven y al mayor tamao de grano.

Esto indica que la estructura inicial tambin influye sobre la temperatura de austenizacin, pues la martensita revenida se austeniza ms fcilmente que la esferoidita. Adems, si el acero tiene grano fino se tiene un intevalo de temperatura de austenizacin ms amplio.En general, la temperatura de austenizacin para los aceros hipoeutectoides es A3 + 50C; en estos aceros hay que austenizar completamente porque si no se hace, al enfriar, quedara ferrita en la estructura, este es el principio de los aceros bifsicos, o sea mal templados

Los aceros hipoeutectoides se templan todos desde la misma temperatura: A3 + 50C. Por encima de A1, estos aceros estn constituidos por austenita y cementita; dado que la ltima microestructura es ms dura que la martensita misma, el acero queda suficientemente duro. Con respecto a los aceros hipereutectoides, si se calienta por encima de Acm, al templar quedar totalmente martenstico, pero sus propiedades respecto a la estructura cementita-martensita no sern mucho menores, por el contrario, se pierde tiempo y energa y se aumenta el peligro de grietas en estos aceros hipertemplados.

2.1.2. Tiempo de sostenimiento

Si la temperatura de austenizacin se ha escogido correctamente, el acero estar en estado austentico una vez la alcance, pues se supone que toda la pieza est a la temperatura del homo. En ese momento se empieza a contar el verdadero tiempo de sostenimiento, necesario para preparar la estructura adecuadamente. Este tiempo depende del grado de disolucin de los carburos que se desee. Como la cantidad de carburos es diferente para los distintos tipos de acero, el tiempo de permanencia tambin depende del acero.Los aceros ordinarios al carbono y los estructurales de baja aleacin que contienen carburos fcilmente solubles, slo requieren unos minutos de sostenimiento. Para asegurarse que ha habido suficiente disolucin de los carburos, un sostenimiento de 20 min es suficiente para secciones pequeas; sobre ste se aumenta el tiempo segn el dimetro D de la barra.

t(min) = 20 +D/2 (mm)

Esto para espesores menores de 25 mm; si la seccin es mayor, el tiempo mnimo es media hora y, en general, la frmula emprica es: t (horas) = 1/2 + D/120 (mm). Para los aceros estructurales de media aleacin, se recomienda un tiempo de unos 25 min, no importa la dimensin.

De otro lado, los aceros de herramientas de baja aleacin requieren un tiempo definido de permanencia con el fin de asegurar la dureza necesaria. Se sugiere un tiempo de 0,5 min por cada mm de espesor; sin embargo, el mximo debe ser 1h y el mnimo 5 min.

Los aceros de alto cromo requieren un tiempo de permanencia ms largo que todos los aceros de herramientas. Sin embargo, esto depende de la temperatura de austenizacin, por ejemplo, si est en la parte superior del intevalo se recomienda 0,5 min por milmetro de espesor; si est en la parte inferior se usa 0,8 min por milmetro de seccin. El mximo debe ser 1h y el mnimo 10 min. Los aceros para trabajo en caliente contienen carburos que no se disuelven hasta 1000C; a esta temperatura el grano crece muy rpidamente, por lo que debe limitarse el tiempo de permanencia. Si el calentamiento se hace en un bao de sales, donde es fcil ver cundo el acero ha alcanzado la temperatura adecuada, el tiempo es de unos 30 min, independientemente de las dimensiones. Si la herramienta est empacada en una caja para ser tratada en un horno de mufla, se debe usar una temperatura en la parte inferior del intervalo y as se puede dejar ms tiempo, que no debe excederde 1h. Los aceros rpidos son los aceros de herramientas de ms alta aleacin. Sus temperaturas de austenizacin estn entre 1200 y 1300C. Para evitar el excesivo crecimiento del grano, lo comn es usar sostenimiento de unos pocos minutos.

Segn el espesor (en mm) el tiempo est dado en minutos para inmersin en baos de sales as:t(mm)= D/3 (mm)Si D