Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
TRANSFORMACIONES DE FASE Acero 1045 Dr. Víctor Manuel López Hirata
Aquino Linares Cristian Rodrigo
6° Semestre
Grupo: MM61
ACERO AISI 1045 Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico Al hecho de mostrar diferentes organizaciones atómicas con la misma composición química en un material se llama polimorfismo y es lo que justifica los tratamientos térmicos, el diamante y el grafito son estructuras polimórficas del carbono. La ferrita (solución sólida alfa), la austenita (solución sólida gamma) y la solución sólida delta (ferrita de alta temperatura), son estructuras polimórficas del hierro. Cuando este fenómeno es reversible se llama alotropía, que es el caso del hierro y aceros. Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo materiales con mejores propiedades para una aplicación específica. En las figuras de la 1 a la 4, se muestran diagramas de transformación para diferentes aceros. Estos son proporcionados por los mismos fabricantes de los aceros, como una ayuda a los usuarios de tales aceros a fin de obtener las propiedades deseadas. Debido a que hay una diversidad de empresas siderúrgicas que fabrican aceros, el usuario debe solicitar los diagramas apropiados a la empresa fabricante del acero, ya que los diagramas varían de una empresa a otro debido a las diferentes composiciones de los yacimientos de minerales de donde obtuvieron la materia prima para elaborar el material. Los tratamientos térmicos que se darán a los aceros son: • Temple: Su finalidad es aumentar la dure za y la resistencia del acero. Para ello, se
calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac3 para que se de la transformación a la estructura austenita (ver figura 1) y se enfría rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, o incluso aire, según su composición. calentamiento hasta temperatura de austenitización (ver fig.1) seguido de un enfriamiento lento, generalmente dentro del horno. Con este tratamiento se logra aumentar la ductilidad, mientras que disminuye la dureza y la resistencia mecánica. 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. • Recocido: Consiste básicamente en un
• Normalizado: Tiene por objeto 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. Consiste en calentar a temperatura de austenización y luego enfriar en aire quieto.
• Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir la fragilidad
producida por los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentando la tenacidad.
PATENTING (patentado) Este tratamiento consiste en una austenización , seguida de un enfriamiento en baño de plomo entre 450 y 550 °C es por lo tanto un tratamiento isotérmico. Con este tratamiento se obtiene una microestructura entre perlita muy fina y bainita superior con una resistencia y tenacidad excelentes. Puede ser un tratamiento final o intermedio ya que dicha microestructura, al tener láminas de cementita muy finas corre menos peligro de romper que la perlita gruesa , al deformar plásticamente.
Austenizado La estructura inicial influye sobre la temperatura de austenización, pues la martensita revenida se austeniza más fácilmente que la esferoidita. Además, si el acero tiene grano fino se tiene un intervalo de temperatura de austenización más amplio. En general, la temperatura de austenización es A3 + 50°C; en estos aceros hay que austenizar completamente porque si no se hace, al enfriar, quedaría ferrita en la estructura, este es el principio de los aceros bifásicos, o sea mal templados.
Consiste en calentar hasta la Austenización y enfriar muy despacio de forma que la microestructura obtenida contiene perlita gruesa y mucha ferrita en el borde de grano, este enfriamiento se representa por N , la dureza obtenida en la Austenización del normalizado es 320 HV
RECOCIDO Existen varios tipos de recocido, a continuación se describen los mas comunes.
a) Recocido primario Tiene como finalidad principal ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío.
b) Recocido de Regeneración Tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para afinar y ordenar su estructura Ejemplo: Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial. C) Recocido de Globular Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido está entre Acm y Ac1,3 (ver figura 1). Ejemplo: El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C. d) Recocido sub-crítico Se usa para aceros de forja o de laminación, llevándoseles a una temperatura de recocido ligeramente inferior a Ac1. Mediante este procedimiento se reducen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia al Cr-Ni, Cr- Mo, etcétera. Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento
NORMALIZACIÓN O NORMALIZADO Para los aceros hipoeutectoides, la temperatura de calentamiento se toma de anterior y para los aceros hipereutectoides se toma de la figura anterior , después del tiempo de permanencia en el horno, se enfría en aire tranquilo a temperatura ambiente. El proceso de normalización consiste en calentar el acero de 10 a 40 0C arriba de la zona crítica superior y enfriar en aire suave ala temperatura ambiente.Este proceso se usa principalmente con los aceros de bajo y mediocarbono, así como en aceros aleados para lograr una estructuragranular más uniforme; para liberar los esfuerzos internos olograr los resultados deseados, respecto a las propiedades físicas.La mayoría de los aceros comerciales están normalizados despuésde laminados o fundidos.
Factores que influyen La temperatura de cristalización no debe sobrepasar mucho la temperatura crítica. El tiempo al que se debe tener la pieza a esta temperatura deberá ser lo más corto posible. El calentamiento será lo más rápido posible. La clase y velocidad de enfriamiento deberán ser adecuados alas características del material que se trate.
Material : Acero Propósito: Homogeneización de los aditivos de la aleaciónpara uniformizar la descomposición austenítica. Temperatura: Austenitización, a unos 50-60° C dentro delintervalo de completa austenitización, seguida deenfriamiento en aire. La normalización utiliza temperaturasmás altas que el recocido total, a fin de acelerar la difusión. A partir de esta foto diferenciamos los bordes de granos y las fases que se observan, así como los aspectos micro estructural en el acero sin un proceso. Ahora, en el acero normalizado.
TEMPLE El tratamiento de temple consiste en enfriar de manera controlada a la mayoría de las variantes de aceros aleados previamente calentados a temperaturas de entre 750 ºC y 1.300 ºC. Dependiendo del material base, la temperatura y tiempo de calentamiento, y severidad del enfriamiento se puede conseguir una amplia gama de durezas. Posterior al temple se realiza un tratamiento de revenido de tipo 1 a temperaturas de entre200ºCy 300 ºC con la finalidad de optimizar la tenacidad y reducir la fragilidad de las piezas.
Obtención del temple
Referencias :
http://cdigital.dgb.uanl.mx/te http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/5 _Estructuras_del_acero www.nickelinstitute.org_~_Media_Files_TechnicalLiterature_IsothermalTransformationDi agrams. http://www.aceroplatea.es/docs/documento
