Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Laboratorio Procesos de Manufactura Practica #5 Tratamiento térmico Alumno
Matricula Brigada
Luis Enrique Herrera Valdés
1635904
203
Alexis Orestes Orestes Salas Rincón
1579922
203
Firma
Ing. Víctor Ventura Edificio: 7 Salón: Taller de soldadura Hora: M5 Fecha: martes 19 de abril de 2016 San Nicolás de los Garza, Nuevo León 1
Índice
1-Introducción .…………………………………………………………………………….3 1.1- ¿Qué es?...... ………………………………………………………………………... 3 1.1.2- ¿Cómo se hace? ……………………………....………………………………….3 1.1.3- ¿Cómo se hace una rampa de tratamiento térmico?………………...………. 4 1.1.4- Tipos de medio de enfriamiento ………………………………………………...4 1.1.5- Tipos de hornos y características………………………………………....…….4 1.1.6- Otros tratamientos térmicos (4) ………………………………………………….6 1.2- ¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la micro estructura?…………… ...........6 1.2.1- ¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la dureza?…………………………... .7 1.2.2-¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la elongación?...................................7 1.2.3-¿Cómo afecta el tratamiento térmico la resistencia a la tensión?..................7 1.2.4-¿Cómo afecta el tratamiento térmico a los esfuerzos residuales?.................7 1.2.5-¿Cómo afecta el tratamiento térmico al cambio dimensional?.......................7
Practica
1.2- Rampa de tratamiento térmico (acero 1080) con explicación, de los tipos de enfriamiento (¿Cómo y cuándo?) se deben de aplicar así como también a que tipos de aceros………………………………………..........................................................8 ………………………………………………………………………………………….9
1.3 – Conclusión………………………………………………………………………9 1.4 – Bibliografía………………………………………………………………………10
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1- Introducción En esta práctica No.5 Tratamiento térmico el alumno realizara el templado de una pieza de acero, utilizando el equipo de seguridad indicado y siguiendo al pie de la letra las instrucciones propuestas por el ingeniero a cargo, como requisito haber leído con anticipación información de este tipo de tratamiento térmico, así como sus usos y diversidad de tratamientos, de lo contrario el alumno no será apto para realizar la práctica y entregar el reporte de la misma.
1.1- ¿Qué es? Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.
1.1.2- ¿Cómo se hace? El templado se hace colocando una pieza de metal, en nuestro caso acero 1080 en el horno, el horno se enciende para dar el ciclo y esperar, el tiempo de espera varía según las características del acero, tales como su tamaño y porcentaje de carbón, el último paso sería sacar la pieza rápidamente y enfriarla al aire libre o en un líquido como el aceite, agua entre otros.
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1.1.3- ¿Cómo se hace una rampa de tratamiento térmico? Una rampa de tratamiento térmico se hace sabiendo las propiedades del metal, tales como su porcentaje de carbón y forma, esta grafica está en función de la temperatura del tratamiento entre el tiempo, consta de tres partes, la primera es el austerizado o tiempo de calentamiento gradual, el segundo es la homogenización que es la permanencia de la temperatura del tratamiento un tiempo igual a 1 hora dependiendo del espesor de la pieza, y la tercera y última es el enfriamiento, este debe ser a una velocidad que permita transformar la austenita en martensita.
1.1.4- Tipos de medio de enfriamiento Los medios de enfriadores que se pueden utilizar son -Salmuera -Agua -Aceite mineral -Flujo de aire El contenido de carbón proporciona más tiempo para el enfriamiento, el tamaño de la pieza influye en la velocidad de enfriamiento en cuanto a la disipación del calor hacia el medio enfriador es mayor conforme aumenta e tamaño de la pieza, es más rápido enfriar piezas pequeñas y delgadas.
1.1.5- Tipos de hornos y características -El calentamiento por gas Los hornos de gas pueden ser del tipo de fuego directo, en el cual los productos de la combustión entran a la cámara de calentamiento. Alternativamente, pueden ser de combustión indirecta, de manera que la cámara del horno quede aislada de los productos de la combustión. Un tercer tipo de horno calentado por gas, es el de tubos radiantes, en el cual un gas en combustión dentro de tubos metálicos, que se proyecta dentro de la cámara de calentamiento, y que constituyes la fuente de calor radiante.
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-Calentamiento por resistencia eléctrica Es el más usado para los hornos de tratamiento térmicos que aprovecha el calor generado según la ley de joule. La disposición de la resistencia da nombre a los hornos, que son de tipo mufla o caja, la resistencia está instalada a lo largo de las paredes interiores y por lo tanto en contacto con las paredes del horno. El material de la resistencia suele ser nicrom (Níquel 70%, Cromo 30%), que alcanza temperaturas de 1100 ºC y de aleación de carburo de silicio que alcanza temperaturas de 1300 ºC. Para lograr temperaturas superiores se utilizan resistencias de molibdeno (1800 ºC), de tungsteno (2500 ºC), y de grafito (2700 ºC). Para temperaturas aún mayores se utilizan los hornos de inducción (3000 ºC).
-Hornos según su atmósfera En tratamientos térmicos se entiende por atmósfera la masa gaseosa encerrada dentro del horno que está en contacto con la pieza a tratar las atmósfera pueden tener carácter neutro, oxidante o reductor el papel desempeñado por la atmósfera controlada es doble, por una parte evita que se produzcan reacciones perjudiciales como la oxidación y la des carbonización de las piezas. Por otra parte permite realizar las acciones previstas a saber, la reducción de óxidos superficiales y la eliminación de gas sean absorbidas.
-En vacío Se utiliza para sintetizar carbonos cementados y para el tratamiento térmico especial de aceros aleados se consiguen mediante bombas mecánicas y de difusión de aceite o mercurio. Las atmósferas neutras de argón helio y nitrógeno apenas se emplean debido al precio de estos gases y a las trazas de oxigeno que suelen contener. Las atmósferas carburantes o descarburantes obtenidas por combustión o disociación de mezclas de hidrocarburos (metano, propano, butano, gas natural), con aire estas suelen contener N2, CO, H2, CO2, y pequeñas cantidades de vapor de agua.
-Hornos de atmósfera del tipo de generador exotérmico o endotérmico En el generador exotérmico de introducen hidrocarburos y aire secos limpios convenientemente dosificados se queman en la cámara de combustión se filtran y se separan en del agua. El gas seco resultante se introduce al horno de tratamiento térmico. La mezcla que se introduce al generador endotérmico es parecida a la inyectada en el exotérmico pero el generador endotérmico no tiene quemador sino los gases reaccionan entre sí en un catalizador calentado exageradamente. 5
1.1.6- Otros tratamientos térmicos (4) Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Tratamientos termoquímicos: Son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Aumenta la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.
1.2- ¿Cómo afecta el tratamiento térmico la micro estructura? Antes de endurecer el material, la microestructura del material es una estructura de grano de perlita que es uniforme y laminar. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita formada cuando el acero o hierro fundido se fabrican y se enfría a una velocidad lenta. Después de enfriamiento rápido endurecimiento, la microestructura de la forma material en martensita como una estructura fina, grano de aguja.
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1.2.1- ¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la dureza? El tratamiento térmico afecta a la dureza aumentándola, esto dependiendo del porcentaje de carbón en el acero y las dimensiones de la pieza, por lo general se endurece más menos 2mm de la superficie haciéndola más resistente.
1.2.2-¿Cómo afecta el tratamiento térmico a la elongación? La elongación aumenta mejorando la ductilidad.
1.2.3-¿Cómo afecta el tratamiento térmico la resistencia a la tensión? Disminuye la resistencia a la tensión y la resistencia a la fluencia al aumentar la temperatura.
1.2.4-¿Cómo afecta el tratamiento térmico a los esfuerzos residuales? Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas.
1.2.5-¿Cómo afecta el tratamiento térmico al cambio dimensional? El tratamiento térmico afecta la pieza aumentando su longitud en medida.
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Practica
1.2- Rampa de tratamiento térmico (acero 1080)
T (°c)
727°C T max durante 2 hora 30 minutos
800 700 600
Enfriamiento a base de agua a una velocidad de 8.07°C min
500 400 300
0
1
2
3
4
5
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Tiempo en horas
Hay que distinguir dos tipos de fluidos los que no hierven: aire y sales fundidas, y los que hierven. En los primeros el enfriamiento es relativamente uniforme, pero en los líquidos refrigerantes que hierven se producen tres etapas:
En el primer contacto del medio con la pieza se forma una película de vapor que aísla la pieza (Efecto Leidenfrost), lo que provoca un enfriamiento relativamente lento. Cuando la película se rompe, el líquido nuevo toca la pieza de trabajo, que absorbe el calor latente de evaporación y, por tanto alcanza la máxima eliminación de la energía. Por debajo de la temperatura de ebullición, hay una disminución en la eliminación de calor.
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El agua es el medio de enfriamiento más extendida, especialmente para aceros al carbono y algunos aceros de baja aleación, pero no es el fluido ideal. Su acción puede mejorarse con la adición de sustancias que elevan el punto de ebullición, por ejemplo con NaCl o NaOH. El aceite mineral es adecuado para aceros aleados de baja y media, que es capaz de formar austenita estable y luego transformada con una baja velocidad crítica de endurecimiento. Es más cerca del fluido ideal, reduciendo la tensión interna y defectos del temple. El aire se recomienda para alta aleación y las piezas complejas de baja o media aleación. Las sales fundidas, adecuado para piezas relativamente pequeñas y de acero bien templado, especialmente aconsejable en tratamientos sustitutivos de temple isotérmico.
1.3 - Conclusión. Definimos temple como el tratamiento térmico del acero en el que se le confiere mayor dureza resistencia a la tracción y elasticidad, mediante un enfriamiento rápido en agua, aceite o una corriente de aire, tras haberlo calentado a temperaturas superiores a la crítica, transformando la austenita en martencita que es la microestructura de mayor dureza que puede alcanzar el acero. Pero un acero que sea demasiado duro se le tiene que aplicar otro tratamiento térmico complementario del temple llamado revenido (temple-revenido = bonificado) que consiste en calentar el metal que ha sido templado a una temperatura definida y dejarlo enfriar lentamente, se utiliza para a los metales las propiedades primitivas que se perdieron al ser templadas. Los objetivos del bonificado son, dar dureza y resistencia a la tracción requerida según la necesidad y al mismo tiempo dar ductilidad y tenacidad para que tengan una óptima maquinabilidad. Si es un acero de balo porcentaje de carbono la dureza máxima que alcanza es baja y si tiene un alto porcentaje de carbono la dureza será increíblemente alta, esto es gracias a la cantidad de carbono que posee el acero
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1.4 - Bibliografía. http://html.rincondelvago.com/proceso-del-temple.html https://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acero http://es.slideshare.net/darjavi5/presentacion-proceso-de-templado http://sifunpro.tripod.com/termos.htm http://matensayos.webcindario.com/acerosiram/1080.pdf http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf
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