20151679 Tratamientos de Los Materiales

5/10/2018 20151679 Tratamientos de Los Materiales - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/20151679-tratamientos-de-los-materiales 1/48

TRATAMIENTOS DE LOS MATERIALESTRATAMIENTOS DE LOS MATERIALES

Tratamientos térmicos

Tratamientos termoquímicosTratamientos mecánicos



Profesor: César Malo Roldán

INDICEINDICE

•

¿Qué es un tratamiento térmico?• ¿Qué es un tratamiento termoquímico?• Referentes de temperaturas en los tratamientos• Fundamento de los tratamientos térmicos• Constituyentes metaestables de los aceros

• Martensita• Bainita

• Troostita• Resumen: velocidad de enfriamiento -transformación.

sg)• Finalidad de los tratamientos térmicos• Factores comunes a los tratamientos térmicos.

• Calentamiento• Velocidad de calentamiento• Tiempo de permanencia

• T RAT A M I E N T O S T É R MI C O S

• ¿QUE ES EL TEMPLE?• Fundamento

• Finalidad

• Calentamiento

• Temperaturas recomendadas

• Tiempo de calent. y velocidad de enfriamiento

• Medios de enfriamiento

• TIPOS DE TEMPLE• Temple continuo completo.

• Temple continuo incompleto.• Temple martempering.• Temple austempering.• Temple superficial.

• REVENIDO• RECOCIDO• RECOCIDO: Tipos.

• Recocido de regeneración• Recocido globular • Recocido de ablandamiento• Recocido de homogenización• Recocido de recristalización• Recocido isotérmico

• NORMALIZADO

• T RAT AMI ENT O S T E R MOQ UÍ M I C O

• CEMENTACIÓN

• Proceso de cementación

• NITRURACIÓN• Proceso de nitruración

• CIANURACIÓN• Proceso de cianuración

• CARBONITURACIÓN

• T RAT AMI ENT O S M E CÁNI COS : FOR

Pulsa aquí para volver a este índice




¿Qué es un tratamiento térmico?¿Qué es un tratamiento térmico?

Son procesos técnicos que,mediante calentamientos yenfriamientos, producen cambios en

las propiedades mecánicas de losmateriales, es decir, aumentan laresistencia a la tracción y la dureza,

sin alterar su composición química.




¿Qué es un tratamiento termoquímico?¿Qué es un tratamiento termoquímico?

Son procesos técnicos que,mediante calentamientos,enfriamientos y cambios en lacomposición química de losmateriales, provocan un aumento dela resistencia y la dureza de lassuperficie exterior de las piezas,

manteniendo el núcleo de lasmismas con las propiedadesiniciales.




Referentes de temperaturas en los tratamientosReferentes de temperaturas en los tratamientos

Son las líneas detransformación delos constituyentes

estables en eldiagrama Fe-C(perlita, ferrita ycementita) – Ac3: ferrita – Acm: cementita

– Ac1: perlita




Fundamento de los tratamientos térmicosFundamento de los tratamientos térmicos

El fundamento es obtener constituyentes metaestables,sometiendo a la austenita a unenfriamiento más rápido que el

recogido en el diagrama Fe-C La velocidad de los

constituyentes estables deldiagrama Fe-C es de 50ºC/seg.

Los constituyentesmetaestables se obtienen por enfriamiento a velocidadessuperiores a 50ºC/seg.




Constituyentes metaestables de los acerosConstituyentes metaestables de los aceros

MARTENSITA: – Velocidad de

enfriamiento de la

austenita > 600ºC/seg. – Solución solida

sobresaturada dehierro alfa y carbono.

– Constituyente básicode los acerostemplados.


http://slidepdf.com/reader/full/20151679-tratamientos-de-los-materiales 8/48Profesor: César Malo Roldán

BAINITA: –Velocidad de

enfriamiento de la

austenita entre 275y 500ºC/seg.

–Formado por una

mezcla difusa deferrita y cementita.




TROOSTITA: – Velocidad de enfriamiento

de la austenita entre 50 y200ºC/seg.

– También puede obtenersepor transformaciónisotérmica de la austenitaa temperaturas de 500 y

600 ºC. – Formado por una fina

dispersión de cementitaen hierro alfa.




Resumen: velocidad de enfriamientoResumen: velocidad de enfriamiento-transformación. (ºC/sg)-transformación. (ºC/sg)

600 500 275 200 50



Finalidad de los tratamientos térmicosFinalidad de los tratamientos térmicos

Alcanzar máxima dureza y resistencia.Disminuir la acritud del trabajo en frío de

los materiales.

Eliminar tensiones internas, debido a lasdeformaciones de la red atómica. – Aumentan dureza y fragilidad. – Mejorar la maquinabilidad y resistencia a

agentes químicos.Crear estructuras internas homogéneas.

Estado en el que se encuentra

un material cuando ha perdido

su ductilidad y maleabilidad .



Factores comunes a los tratamientos térmicos.Factores comunes a los tratamientos térmicos.

Calentamiento:Desde la temperatura

ambiente hasta ladeseada

En los aceros su puntode partida es elconstituyenteestructuralaustenítico.

En aceros desdeAc3AcmAc1




Velocidad decalentamiento:Debe producirse de forma que

no se establezcan

diferencias de temperaturaentre la periferia y el núcleo.Debe evitarse calentamientos

rápidos.La diferencia entre puntos

equidistantes de una piezatransversalmente 25mm –20ºC



Tiempo de permanencia:El necesario para la

homogenización de laaustenita.

Es función de espesor,temperatura decalentamiento ycomposición del acero.

Tamaño de grano lo más fino

posible. Lastransformaciones son másrápidas y homogéneas.




TRATAMIENTOS TÉRMICOSTRATAMIENTOS TÉRMICOS

Temple

Revenido

RecocidoNormalizado



¿¿QUE ES EL TEMPLE?QUE ES EL TEMPLE?

Tratamiento térmicoque mediantecalentamiento,mantenimiento y

enfriamientoadecuado, transformala austenita enmartensita.

¿Es elevada lavelocidad deenfriamiento?



TEMPLE:TEMPLE: Fundamento Fundamento

Para templar una piezase calienta hasta untemperatura superior a

la crítica – manteniendo

el tiempo suficientehasta lograr la totaltransformación de laaustenita- y enfriandorápidamente.



TEMPLE:TEMPLE: Finalidad Finalidad

Aumentar la resistencia a tracción,dureza y elasticidad de los aceros.Disminuir plasticidad, tenacidad y

alargamiento.Modificar : –Propiedades físicas: aumento del

magnetismo y la resistenciaeléctrica.

–Propiedades químicas: aumentode la resistencia a la corrosión.



TEMPLE:TEMPLE: CalentamientoCalentamiento

Hipoeutectoides y eutectoides: soloaustenita,

destruyendo la ferritaque es blando.Hipereutectoides:

austenita y cementita(es duro y aumenta laresistencia y durezade la pieza).



TEMPLE: TTEMPLE: Temperaturas recomendadasemperaturas recomendadas

Hipoeutectoides:

– Ac3 + 50ºC.

Eutectoides: –Ac1 + 50ºC

Hipereutectoides:

–Ac1 + 50ºC



TEMPLE:TEMPLE:Tiempo de calentamiento y velocidad de enfriamientoTiempo de calentamiento y velocidad de enfriamiento

Tiempo de calentamiento: – depende del espesor de la

pieza. – Homogeneidad en la

austenita (hipoeutectoides y

eutectoides) – Homogeneidad en la

austentita y cementita(hipereutectoides)

Velocidad de enfriamiento: – Muy elevada. – Depende de la composición

y tamaño de grano del acero.



TEMPLE:TEMPLE: Medios de enfriamientoMedios de enfriamiento

Agua: – Medio rápido y potente. Temple muy fuerte. – La temperatura del agua menor de 30 ºC – Las piezas deben agitarse dentro del agua para impedir

que el vapor producido haga de aislante retrasando elenfriamiento. Para enfriar aceros al carbono.Aceite mineral:

– Más lento que el agua.

– Para temples suaves y uniformes.Metales y sales fundidas:

– Para enfriamientos isotérmicos. Los metales fundidosmás usados: Pb, Hg, Pb-Sn.



TIPOS DE TEMPLETIPOS DE TEMPLE

Vienen determinados por el procesode ejecución y la estructura final delos constituyentes. – Temple continuo:

• Completo• Incompleto

– Temple isotérmico:•

Austempering• Martempering

– Temple superficial .



Temple continuo completo.Temple continuo completo.

Aceroshipoeutectoides.

Ac3 + 50º – Ferrita en Austenita

Se enfría a unatemperatura superior ala crítica.

Se obtieneMARTENSITA COMOÚNICOCONSTITUYENTE



Temple continuo incompleto.Temple continuo incompleto.

Aceroshipereutectoides.Ac1 + 50º

– Perlita en Austenita y

Cementita sin transformar Se enfría a una

temperatura superior ala crítica.

Se obtieneMARTENSITA MASCEMENTITA COMOCONSTITUYENTES

FINALES



Temple martempering.Temple martempering.

Se utiliza para aceros quepor su forma irregular noaceptan el temple completo.

Ac3 + 50º: austenita Enfriamiento brusco poco

antes de Ms (antes deformarse la martensita).

Se introduce en baño desales hasta que toda la piezaadquiere la mismatemperatura.

Posteriormente se enfríarapidamente en agua hastatª ambiente.



Temple austempering.Temple austempering.

Se utiliza para aceros que noaceptan el temple continuo.

Es más efectivo para evitar grietasy deformaciones (aceros muytenaces).

Ac3 + 50º: austenita en

hipereutectoides. Enfriamiento brusco poco antes

de Ms (antes de formarse lamartensita) sobre 450ºC

Se introduce en baño de sales

(isotérmica), transformandoaustenita en bainita (muchatenacidad).

Posteriormente se enfríarápidamente.



Temple superficial.Temple superficial.

Para templar solo lasuperficie del acero.Se obtienen piezas:

– Superficie:

• Duras y resistentes – Nucleo:

• Tenaces.

Se calienta solo la

zona superficialconvirtiéndola enaustenita y luego seenfría bruscamente

(martensita)



REVENIDOREVENIDO

Mejora las características delas piezas templadas,eliminando tensiones yfragilidad producida en eltemple.

Se calienta las piezastempladas a una tª menor quela crítica y se enfrían al airehasta tª ambiente.

Realiza cambios en lamartensita y austenita residual. Según tiempo de permanencia

y temperatura, se transforma enconstituyentes estables.



RECOCIDORECOCIDO

Transforma los constituyentesmetaestables de tratamientos ymecanizados en frío, en austenita,enfriando adecuadamente hastaconvertirlo en constituyentes estables.

El objeto de este tratamiento es ablandar y eliminar tensiones internas,

pretendiendo aumentar plasticidad ydisminuyendo la resistencia y dureza delas piezas.



RECOCIDO:RECOCIDO: Tipos.Tipos.

Los tipos de recocidos vienendeterminados por la temperatura máximade calentamiento.

– Recocido de regeneración – Recocido globular

– Recocido de ablandamiento

–Recocido de homogenización

– Recocido de cristalización o contra acritud

– Recocido isotérmico.




Recocido de regeneraciónRecocido de regeneración

Se utiliza para afinar losgranos que se producen por aceros sobrecalentados ydestruir los efectos

producidos por un mal

templado. Ac3 + 50º = hipoeutectoides Acm + 50º = hipereutectoides

Se enfrían en horno hasta500º y continuando despuésal aire (estables).




Recocido globular Recocido globular

Se utiliza para alcanzar elmáximo ablandamiento enacero muy carburados (hipereutectoides).

Temperatura entre Ac1 y Acm,transformándose en Austenita

y Cementita. Se enfrían en horno hasta 500º

y continuando después al aire(estables).

El ablandamiento se produce

cuando la perlita (globular) seune con partículas decementita, formando esferasque se distribuyen entre laferrita.




Recocido de ablandamientoRecocido de ablandamiento

Se utiliza para facilitar lamecanización en piezas,previamente templadas.

Se calientan a unatemperatura algo inferior a

Ac1 eutectoides, Ac3hipoeutectoides ó Acmhipereutectoides.

Convierte los constituyentesdel temple: martensita, bainitay perlita en austenita.

Enfriando lentamente al airelos convierten en ferrita,cementita y perlita.




Recocido de homogenizaciónRecocido de homogenización

Se utiliza para destruir lasheterogeneidades químicas que se originan

en la solidificación.

Se calientan a una temperatura Ac3 + 200º.Se favorece la difusión de todos loselementos presentes.

Enfriando lentamente en horno. Velocidadde enfriamiento más baja, mejor homogenización.




Recocido de recristalizaciónRecocido de recristalización

Se utiliza para devolver a los aceros lascaracterísticas estables iniciales despuésde sometidos a deformaciones por trabajosen frío o caliente.

Se calientan a una temperatura 500º C óAc1-50ºC.

Enfriando lentamente en horno o al aire. Se

obtienen estructuras cristalinas nodeformadas, evitando acritud y aumentandoelasticidad y tenacidad.




Recocido isotérmicoRecocido isotérmico

Se utiliza para ablandar piezas que han sidoforjadas en caliente y herramientas de alta

aleación.

Se calientan a una temperatura Ac1+50ºC.Se enfrían hasta una temperatura de 700 º C

y manteniéndola hasta que toda la austenita

se transforma en perlita.Posteriormente se enfrían a aire.




NORMALIZADONORMALIZADO

Su finalidad es afinar laestructura y eliminar tensionesinternas por tratamientosdefectuosos, por mecanizado o

forjado en frío o en caliente.Mediante calentamiento a

temperatura superior a Ac3 ymanteniendo hasta

austenización total se enfría alaire.Produce estructura

homogénea, blanda y dúctil.

N O R M

A L I Z A

D O

S I N N O R M

A L I Z

A R

ÍÍ




TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOSTRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

Cementación

NitruraciónCianuración

Carbonitruración

ÓÓ




CEMENTACIÓNCEMENTACIÓN

Su finalidad es aumentar la cantidad de carbonoen las capas mássuperficiales.

Se aumenta laresistencia del materialen la superficie,manteniendo la

tenacidad del núcleo.Engranajes, ruedas,chapas de blindaje, etc.




Proceso de cementaciónProceso de cementación

1. Las piezas a cementar se introducen en unacaja cubierta con la sustancia cementante(sólida, liquida o gaseosa).

2. Se introduce al horno.

3. Se calienta hasta 850-900 º C.4. Se convierte en austenita y por difusión el

carbono es absorbido por el hierro gamma.5. Se deja enfriar lentamente.6. Y finalmente se somete a temple.

– Proporciones de carbono: 0.5 a 0.9

– Espesores de capa cementada: 0.5 a 1.5 mm.

ÓÓ




NITRURACIÓN NITRURACIÓN

Su finalidad es crear nitruros dehierro de elevada dureza en las

capas más superficiales de las

piezas.Los nitruros se encuentran en los

espacios intercristalinos del acero

(extraordinaria dureza).Se utiliza para piezas sometidas adesgaste, a corrosión o fatiga.




Proceso de nitruraciónProceso de nitruración

1. Se introducen en hornos especiales,exponiéndolas a corrientes de amoniaco (500–520ºC) durante 40 a 90 horas según espesor.

2. El amoniaco se descompone formando nitrógenoatómico que es absorbido por el acero.

3. No necesita tratamiento posterior de templado,aunque si al inicio del proceso.

4. Frente a la cementación se consigue mejorescaracterísticas mecánicas.

– Espesores de capa nitrurada: 0.2 a 0.8 mm.

ÓÓ




CIANURACIÓNCIANURACIÓN

Su finalidad es crear aumentarala cantidad de carbono y

nitrogeno en las capas

superficiales de las piezas.Se consigue aumento de

resistencia y dureza al desgaste.Se utiliza para pequeñas piezas

de bajo contenido en carbono.

d i ió




Proceso de cianuraciónProceso de cianuración

1. Se introducen en un baño salino decianatos y carbonato sódico, atemperatura de 850 ºC y durante 1 hora depermanencia.

2. Durante el proceso, el cianuro sedescompone en nitrógeno atómico y delos sales el carbono.

3. Después de la cianuración se enfría alagua o al aire.4. Posteriormente se realiza un revenido.

ÓCARBONITURACIÓN




CARBONITURACIÓNCARBONITURACIÓN

Tratamiento que combina lacementación y nitruración.A 700 º con atmósfera de

amoniaco, hidrocarburo y óxidode nitrógeno, durante variashoras.Para piezas de aceros ordinarios

de poco espesor.

i á iT i á i O AFORJA




Tratamientos mecánicos:Tratamientos mecánicos: FORJAFORJA

Calentada una piezasometerla a esfuerzos

continuados de compresión.

Enfriamiento al aire siendo

mejor con calor residual. Mejora propiedadesmecánicas por: – Afino del grano – Eliminación de defectos

interiores – Formación de fibras por cambio

de orientación por deformación.

FIN DEL TEMAFIN DEL TEMA



FIN DEL TEMAFIN DEL TEMA

Todo este estudio delos tratamientos nospermitirá unconocimiento

exhaustivo de lascaracterísticasmecánicas de losmateriales al utilizar uniones por soldadura (calor).

20151679 Tratamientos de Los Materiales

Documents

Transcript of 20151679 Tratamientos de Los Materiales