REPÚBLICA BOLIVARIANA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACI ÓN UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL NORTE DE MONAGAS “LUDOVICO SILVA”
CARIPITO-ESTADO-MONAGAS
Tratamiento térmico
Profa: Yendez María
Participantes: Reyes Adrian C.I: 20.935.892 Ambrosio Anthony C.I: 22.715.345
Sección: 02
Caripito, Mayo 2013
Introducción Los Tratamientos Térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención
de
propiedades
mecánicas
adecuadas
necesarias
en
determinados procesos de producción. Este laboratorio es realizado con el fin de conocer y relacionarse con los ensayos de Tratamientos Térmicos realizados sobre piezas metálicas, y así, estar en capacidad de medir las propiedades obtenidas al realizar este proceso, tales como cambios en la dureza del material y efectos sobre el material, entre otros. El Tratamiento Térmico involucra varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas.
Ensayo de tratamiento térmico(temple):
Tratamiento Térmico Acero 1020
1- Selección Y Corte De Probetas Seleccionamos el acero 1020 el cual tenía unas medidas aproximadas de 10 cm X 2 cm, el cual cortamos 4 probetas de 2 cm para hacerles los diferentes procesos térmicos (Temple, revenido), dureza y micro. ataque con Nital al 5%. Se realiza el corte con una Tronzadora, en la cual se dura un minuto aproximadamente cortando cada una de las probetas, sin ejercer mucha presión al disco de corte para que la pieza no se recaliente en la cual la refrigeramos con agua.
2- Alistado De Probetas Después de tenerlas cortadas a la medida necesaria, pasamos cada una de la probetas por el esmeril para remover los imperfectos del corte, después de realizar el pulido procedemos a realizarle a cada probeta un brillo de espejo comenzamos desde la lija No 80, Sucesivamente hasta la Lija No 1200.
3- Preparación Para El Tratamiento Térmico Preparamos dos probetas para realizarles el temple a cada una, las cuales con alambre dulce le hacemos una canastilla para colocarlas en un recipiente con coque (Carbón que es capaz de mantener y elevar la temperatura), inmediatamente las ingresamos a la mufla (Se denomina mufla a la parte refractaria de un horno en la cual se disponen los productos que deben tratarse, para protegerlos de la acción directa del fuego o de la acción oxidante del aire.), la cual consta de unas resistencias de cerámica y de ladrillos refractarios.
Tiempo del tratamiento térmico 14:24 – Iniciamos a elevar la temperatura 15:14 – Alcanza una temperatura de 444º C (Y Subiendo) 15:30 – Alcanza una temperatura de 531º C 15:44 – Alcanza una temperatura de 585º C 16:30 – Alcanza una temperatura de 714º C 16:47 – Alcanza una temperatura de 760º C 17:12 – Alcanza una temperatura de 815º C 17:17 – Alcanza una temperatura de 830º C Al alcanzar la temperatura deseada para el temple (830º C), le hacemos un sostenimiento de 30 Minutos. Al transcurrir el tiempo requerido se sacan las probetas de la mufla, en la cual la primera probeta es enfriada en aceite y la segunda en agua para mirar el comportamiento de las estructuras en los diferentes procesos de enfriamiento.
Tratamientos Térmicos
Los tratamientos térmicos se efectúan para mejorar las características de un determinado material y obtener así el máximo rendimiento. Son operaciones
de
calentamiento
y
enfriamiento
a
temperaturas
y
en
condiciones determinadas a las que se someten los aceros para conseguir las propiedades y características más adecuadas a su empleo o transformación. No modifican la composición química pero sí otros factores tales como los constituyentes estructurales y como consecuencia las propiedades mecánicas.
Etapas del tratamiento térmico
Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación: • Calentamiento hasta la temperatura fijada: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza. • Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor. •
Enfriamiento:
Este
enfriamiento
tiene
que
ser
rigurosamente
controlado en función del tipo de tratamiento que se realice.
Tipos De Tratamientos Térmicos
Existen varios tipos de Tratamientos Térmicos, pero en ésta práctica solo se trabajarán tres de estos: Recocido, Temple y Revenido. A continuación se presentan las principales características de cada uno de estos tipos de Tratamientos Térmicos: a. Recocido: Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad. El Recocido se realiza principalmente para: • Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas deseadas, ablandando el metal y mejorando su maquinabilidad. • Recristalizar los metales trabajados en frío. • Para aliviar los esfuerzos residuales.
Las operaciones de Recocido se ejecutan algunas veces con el único propósito de aliviar los esfuerzos residuales en la pieza de trabajo causadas por los procesos de formado previo. Este tratamiento es conocido como Recocido para Alivio de Esfuerzos, el cual ayuda a reducir la distorsión y las variaciones dimensiónales que pueden resultar de otra manera en las partes que fueron sometidas a esfuerzos. Se debe tener en cuenta que el Recocido no proporciona generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero. Por lo general, al material se le realiza un tratamiento posterior con el objetivo de obtener las características óptimas deseadas. b. Temple El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites, agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente duro típico de los aceros templados. En el temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del mismo, además, la temperatura para el calentamiento óptimo debe ser siempre superior a la crítica para poder obtener de esta forma la Martensita. Existen varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera obtener y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros, llamada Templabilidad (capacidad a la penetración del temple), que a su vez depende, fundamentalmente, del diámetro o espesor de la pieza y de la calidad del acero. c. Revenido El Revenido es un tratamiento complementario del Temple, que generalmente prosigue a éste. Después del Temple, los aceros suelen quedar demasiados duros y frágiles para los usos a los cuales están destinados. Lo anterior se puede corregir con el proceso de Revenido, que disminuye la dureza y la fragilidad excesiva, sin perder demasiada tenacidad.
Cuál es la finalidad del temple
Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etcétera.
Cuáles son las tres etapas del temple
El proceso de temple de una pieza se puede dividir en tres pasos.
En primer lugar la pieza de trabajo se calienta a su temperatura de
temple, normalmente entre 750 y 1.300 ºC, dependiendo de la composición del material.
A continuación se mantiene la pieza a su temperatura de temple con el
objetivo de disolver los elementos de aleación, incluido el Carbono, para obtener una composición uniforme dentro de la austenita.
La última fase es el temple propiamente dicho a un grado de
enfriamiento adecuado para obtener una estructura uniforme conocida como martensita.
Características y condiciones de uso de los medios de
enfriamiento.
El agua y las soluciones acuosas tienen la más alta velocidad de
temple inicial, sin embargo debido a que estas velocidades de temple persisten a bajas temperaturas, el uso de aguas de temple se restringe a piezas de formas sencillas y aceros de baja templabilidad.
Debe evitarse que el agua se caliente durante el temple, debido a que
puede prolongarse la primera etapa del enfriamiento. El agua enfría muy
rápidamente la superficie, con lo que se forma una corteza muy dura y se crean tensiones interna peligrosas que pueden deformar o romper las piezas.
Añadiendo al agua una determinada cantidad de sales de temple, el
enfriamiento es más rápido y por lo tanto más enérgico, debido no solo al mayor calor específico de las soluciones respecto al agua pura, sino también porque debido a la evaporación, las soluciones salinas cristalizan y sus cristales, dada las altas temperaturas estallan rompiendo el velo de vapor que circunda la pieza.
Con los aceites de temple convencionales, la duración de la etapa de
la cubierta de vapor es mas larga que en el agua. La velocidad de enfriamiento de la etapa de trasporte de vapor es considerablemente menor y la duración de la etapa de trasporte liquida es mas breve. Por tanto, el poder de temple de tales aceites es menor que el agua y es a menudo, inadecuado. Sin embargo, la transición de la etapa B a la C es más gradual y por esta razón, los aceites minerales convencionales producen menos distorsión.
Los aceites de enfriamiento rápido se aproximan mas a una alta
velocidad de temple inicial, próximo a la del agua, sin sacrificar la ventaja del temple en aceite convencional, con estos aceites la duración de la etapa A es considerablemente menor y el enfriamiento en la etapa B comienza más pronto y dura más tiempo.
Los aceites animales y vegetales con el uso continuo a determinada
temperatura se descomponen, espesan y se vuelven gomosos dando temples bastante irregulares.
Los hornos y su función en los tratamientos térmicos
Un horno es un dispositivo que genera calor y lo mantiene dentro de un compartimiento cerrado. En la industria metalúrgica se lo utiliza para
realizar tratamientos térmicos a los materiales de modo de obtener propiedades mecánicas para un tipo de aplicación en particular.
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 proyectan dentro de la cámara de calentamiento, y que constituyes la fuente de calor radiante.
Los hornos eléctricos son generalmente del tipo de resistencia. En algunos hornos de baño de sales, la propia sal actúa de conductor y es calentada por la electricidad que pasa a su través. En años recientes, los hornos de inducción de alta frecuencia, han encontrado cada vez a mayor aplicación en muchos procesos de tratamiento térmico. En general, los hornos pueden clasificarse como del tipo intermitente o del tipo continuo. Los hornos intermitentes, que incluyen la variedad de baño líquido, son muy adecuados para lotes de fabricación pequeños y con ciclos variables de calentamiento. Un beneficio que se presenta particularmente del uso de un baño de sales es que, al sumergirla en el líquido salado, la pieza de trabajo se cubre de sal, que actúa como aislante que la protege del choque térmico debido a una velocidad de calentamiento demasiado rápido. Los hornos de tipo continuo se caracterizan por una eficiencia térmica más alta que los del tipo intermitente y por esta razón son más económicos en compañías de producción relativamente grandes.
Los hornos de tipo intermitente de alto rendimiento son generalmente de tipo horizontal; es decir, se cargan horizontalmente, a través de una puerta que se encuentra a un extremo de la cámara de calentamiento.
Los hornos de baño de sales son esencialmente del tipo de carga vertical. En este tipo de horno se sumergen en la sal uno o más pares de electrodos, los cuales, en el estado fundido, son conductores de la electricidad. Cada par de electrodos se encuentran próximos entre sí y, cuando pasa una corriente eléctrica a través de la sal fundida en la separación entre los electrodos, la sal se calienta por resistencia directa.
Los hornos continuos están provistos en alguna forma de mecanismo, generalmente una solera con cadena continua, para el transporte de piezas a través de la zona de calentamiento. Casi siempre se utiliza una atmósfera protectora. Puesto que el horno es de operación continua, la entrada y a la salida de la cámara de calentamiento deben ser selladas por algún aditamento flexible, generalmente una cortina de cadena. La entrada de aire, se evita, disponiendo de una pequeña presión positiva de gas en la cámara de calentamiento y equipando al horno con un túnel de entrada a través del cual circula lentamente el gas, llevándose con él cualquier masa de aire que tienda a entrar al horno.
Conclusiones Los tratamientos térmicos son indispensables para el mejoramiento de la calidad del material o pieza a utilizar. Ya que se pueden modificar las propiedades físicas de los mismos dándoles una vida útil más larga. A cada tipo de tratamiento se le estipula de antemano su temperatura de calentamiento y el tiempo que permanecerá la pieza en esa temperatura, luego se procede a enfriar la pieza dependiendo del tipo de tratamiento efe Sus aplicaciones pueden darse en la construcción y en las industrias, para las herramientas hechas de acero.
