Metalografa y Tratamientos Trmicos Tratamientos Isotrmicos y Patenting

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1. Tratamientos Isotrmicos:

I. Introduccin: Como consecuencia de los estudios derivados de la curva de las "S", se ha incrementado mucho el uso de los baos calientes para el tratamiento de piezas y herramientas, estos baos calientes son de plomo y sales fundidas. Los principales motivos por los que se utilizan son: - el conocimiento de las valiosas propiedades del constituyente bainita, cuya presencia es interesante en un gran nmero de piezas y perfiles. - reduccin de grietas y deformaciones que se consigue al emplear baos de sales para el enfriamiento del acero desde la temperatura de temple. Estos defectos se presentan con ms frecuencia cuando se templa el acero en agua o en aceite, porque en la periferia de las piezas se enfra rpidamente cuando el centro est muy caliente y al verificarse las transformaciones estructurales, antes en la periferia que en el centro, se crean tensiones entre esas zonas, que pueden originar deformaciones, grietas y roturas. Enfriando en baos calientes, se evitan estos problemas, porque se consigue que antes de iniciarse la transformacin de la austenita se igualen las temperaturas del centro y la periferia, y luego puedan verificar las transformaciones en las diferentes partes de las piezas casi a la vez. - porque cuando se utilizan en estos tratamientos, sales de composicin adecuada, se llega a evitar en ocasiones la oxidacin superficial del acero. - por la posibilidad de ablandar ciertos aceros en mucho menos tiempo que el necesario para conseguir los mismos resultados con los recocidos de regeneracin.

II. Ventajas del enfriamientos en baos de sales:

La influencia que el mtodo de enfriamiento ejerce en la aparicin de grietas y deformaciones se entiende observando la figura 1; en ella se representa grficamente el proceso de enfriamientos de la periferia y del centro de cuatro piezas iguales templadas en agua, aceite, en bao de sales y al aire. al tratarse de piezas hechas con un acero aleado, al ser enfriado desde alta temperatura en cualquiera de los cuatro medios citados, siempre queda templado, ya que las velocidades de enfriamiento que se obtienen en los cuatro casos, son mayores que la crtica de temple y por ende en todos los enfriamientos se obtiene martensita despus del enfriamiento. En la figura las lneas y sealan el principio y fin de la transformacin de la austenita en martensita, gracias a estas, sabemos los momentos en que se inicia y se termina la transformacin martenstica en el corazn y en la periferia de las piezas. Se observa que cuanto ms enrgico es el medio de enfriamiento. mayor resulta la diferencia de temperatura entre la periferia y el centro, y como consecuencia, mayores son las tensiones internas que se crean en el acero, las cuales originan roturas y grietas. En el temple al agua, cuando la curva de enfriamiento de la superficie llega al punto A de la lnea donde se inicia la transformacin de la austenita en martensita, la diferencia de temperatura con el punto B de la lnea de enfriamiento del centro, es muy grande. En las curvas de enfriamiento en aceite, se ve que la velocidad es ms lenta, y que cuando se inicia la transformacin, punto E, la diferencia de temperatura entre la periferia

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y el centro, E-F, es ms pequea que la A-B correspondiente al agua, habindose efectuado una gran parte de la transformacin y expansin del centro antes de que toda la masa del acero de la periferia alcance la temperatura correspondiente al punto R y se transforme en martensita dura y frgil. En el enfriamiento al aire, la diferencia es menor. Todas las partes se transforman casi al mismo tiempo y hay un mnimo de tensiones residuales con menor peligro de grietas y deformaciones. En el enfriamiento de sales a una temperatura ligeramente superior a la crtica donde se mantiene al acero un cierto tiempo y luego se enfra al aire, es ms beneficioso. Se consigue de esta forma que igualen las temperaturas de la periferia y del centro antes de que la austenita se transforme en otros constituyentes, y luego, al enfriarse al aire, la transformacin de la periferia y el centro se verifica casi al mismo tiempo.

III. Tipos de tratamientos isotrmicos: 1. Recocido isotrmico. 2. Austempering. 3. Martempering. 4. Patenting. 5. Tratamiento subcero.

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2. Patenting:

I. Introduccin: Este tratamiento es especialmente interesante en el caso de acero de alto contenido de carbono - 0,50 % a 0,70 % de C - que en general son muy difciles de estirar, este problema no suele presentarse en acero de menos de 0,30 % de C, porque la ferrita, que es en ellos el constituyente predominante de su estructura, es muy plstica y se deforma con gran facilidad. En la microestructura de los aceros de alto contenido de carbono que han de ser estirados en frio, es muy perjudicial la presencia de cementita libre o perlita laminar, porque ofrecen una gran resistencia a la deformacin. La plasticidad del acero depende del espesor de las lminas que componen la perlita y de su orientacin con respecto al eje del alambre. Las bandas de perlita perpendiculares a la direccin del laminado, son las que ofrecen mas resistencia al estirado, mientras que las que se encuentran paralelas a esa direccin no ejercen una influencia tan perjudicial. Este tratamiento aumenta considerablemente la aptitud del material para el trefilado a la vez que permite obtener un alambre de muy buenas propiedades mecnicas. El proceso que se sigue en el tratamiento de estos aceros consiste en calentarlos por encima de la temperatura critica , hasta conseguir el estado austentico completo y enfriarlos luego con relativa rapidez, segn el espesor del alambre y los resultados que se quieren obtener, al aire, en bao de sales o plomo fundido. Se hace pasar el alambre a travs de un horno en el que se mantiene una temperatura de 80 a 100C siempre superior al punto . La temperatura y la duracin de la pasada a travs del horno, deben ser siempre suficientes para conseguir el estado austentico completo. Si la temperatura es alta, la duracin de la pasada puede ser menor, en cambio si la temperatura es baja la duracin debe ser mayor. La temperatura del bao de enfriamiento debe ser controlada para obtener estructuras finas con un mnimo de cementita libre en las uniones de los granos, estas estructuras facilitaran la deformacin y el estirado del acero en cualquier direccin y tendrn la mxima tenacidad con el mximo alargamiento. Las estructuras sorbticas obtenidas por patenting en aire y en plomo se diferencian por la finura de las lminas, como se observa

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en la figura, siendo las propiedades del acero tratado en plomo superiores a las del acero tratado al aire.

II. Aplicaciones: Este tratamiento se suele utilizar en la industria de la trefilera para la fabricacin de alambres de alta resistencia, como por ejemplo en alambres destinados a hormigon pretensado; tambin se emplea como tratamiento intermedio para destruir el efecto del estirado y conseguir estructuras muy finas de tipo sorbtico, troosttico y baintico muy convenientes para los trabajos de trefilera, pues tienen gran tenacidad y una excelente aptitud para el estirado, y otras veces se emplea como operacin final para que el alambre de acero quede con una resistencia muy elevada. Para la fabricacin de alambres de alta resistencia, generalmente conocidos con el nombre de cuerda de piano, se emplean aceros con (0,50 - 0,70) % C y (0,90 - 1,20) % Mn, y se parte de rollos de alambre laminados en caliente de 40 a 60 kg de peso, y de 4 a 10 mm de espesor. Para prevenir el dao en la superficie de la pieza o en la matriz durante el trefilado, se realiza una preparacin superficial del alambrn; en primer lugar se debe limpiar la pieza de contaminantes y a continuacin se la recubre normalmente con fosfatos. Adems de esta pre lubricacin, existe una lubricacin posterior, durante el proceso. Por trefilados sucesivos, se reduce la seccin del alambre, y cuando el material ha adquirido ya bastante acritud y es difcil de estirar, sufre el tratamiento, algunas veces tambin se da el tratamiento antes de comenzar el estirado.