INTEGRANTES: Alfaro Vargas Diego Gutiérrez Kong Carlos Gutiérrez murillos Angie Sarachaga Karina Huancanjulca Ávila Yon Montoya Gelber La Rosa Rodríguez Christian Valdiviezo Alfaro Jhon Rojas Moreno Claudia • • • • • • • • •
PERLIT PER LITA A - MAR MARTEN TENSIT SITA A
PERLIT PER LITA A - MAR MARTEN TENSIT SITA A
1
• Se denomina perlita a la microestructura formada por capas o láminas
alternas de las dos fases (ferrita y cementita) durante el enfriamiento lento de un acero a temperatura eutectoide.
• Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de
2
cementita.
• Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de
3
cementita y ferrita. La perlita aparece en granos denominados "colonias"; dentro de cada colonia las capas están orientadas esencialmente en la misma dirección y esta dirección varía de una colonia a otra.
La perlita puede aparecer de 2 formas distintas:
LAMINAR • Son laminas alternadas de las 2 fases
que forman el constituyente bifásico.
FORMA GLOBULAR • Sobre una matriz ferrítica aparecen
unos glóbulos de cementita, para obtener este tipo de estructura, que es menos dura y resistente.
Formación En este caso la transformación eutectoide consiste en la transformación de una fase de alta temperatura austenita γ de composición eutectoide , en dos fases estables a baja temperatura: ferrita (α saturada) y cementita (Fe3C). La morfología del producto es de láminas alternadas de ferrita y cementita, formando una colonia que se desarrolló a partir de un núcleo; a un compuesto bifásico con dicha morfología laminar se le llama perlita.
• Enfriando la austenita con una concentración intermedia
1
de carbono, se transforma en fase ferrita, con un contenido de carbono inferior, y en cementita, con un porcentaje muy superior de carbono.
• Los átomos de carbono necesitan difundir para segregar
2
selectivamente.
• Los átomos de carbono difunden de la región ferrítica a las
3
capas de cementita para conseguir la concentración del 0,77% en peso de C y la perlita se propaga, a partir de los límites de grano al interior de los granos austeníticos.
TIPO DE PERLITA
Perlita fina • dura y resistente.
Perlita gruesa • menos dura y
más dúctil.
La perlita gruesa es más dúctil que la perlita fina a consecuencia de la mayor restricción de la perlita fina a la deformación plástica.
En primer lugar, hay un alto grado de adherencia entre las dos fases en el límite. Por lo tanto, la resistencia y la rigidez de la fase cementita restringe la deformación de la fase (ferrita)
Este grado de reforzamiento es más elevado en la perlita fina porque es mayor la superficie de límites de fases por unidad de volumen del material. Además, los límites de fases sirven de barrera para el movimiento de dislocaciones, del mismo modo que los límites de grano.
En la perlita fina y durante la deformación plástica las dislocaciones deben cruzar más límites de fases que en la perlita gruesa. De este modo el mayor reforzamiento y restricción del movimiento de las dislocaciones en la perlita fina se traducen en mayor dureza y resistencia mecánica.
• Es el constituyente de los aceros templados, está
1
conformado por una solución sólida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado auténtico a altas temperaturas.
• El contenido de carbono suele variar desde muy
2
poco carbono hasta el 1% de carbono, sus propiedades físicas varían con su contenido en carbono hasta un máximo de 0.7%.
La Martensita es el resultado de una transformación sin difusión de la austenita. Cuando se forma ni siquiera los atomos de carbono se pueden difundir quedando atrapados en los intersticios octaedrales y creando una ferrita supersaturada, con una estructura cristalina tetragonal es decir, se produce una reordenación colectiva de los átomos de Fe y C, pasando de la estructura FCC de la austenita a una estructura teragonal centrada en el cuerpo (BCT), correspondiente a la martensita
Aparecen, fundamentalmente, dos tipos diferentes de microestructuras: en listón, típica para aceros de contenidos inferiores al 0.6% de carbono, y en placa, en aquellos aceros con contenido en carbono superior al 0.6%. Ambas, consiguen la dureza máxima correspondiente a su porcentaje en carbono.
Tiene una apariencia tan fina que se hace difícil su observación en microscopía óptica. A mayores aumentos, puede observarse que la estructura está formada por paquetes de tiras paralelas del orden de 20 micras.
En microscopía electrónica de transmisión se observa que cada paquete consiste en subgranos tipo placa paralelos con forma de listones, placas finísimas delgadas que asemejan tallos de césped.
El ancho de los listones oscila entre 0.1 y 0.2 micras y disponen de una gran densidad de dislocaciones. La nucleación se realiza usando las interfases formadas en crecimiento paralelo.
La microestructura en placas está muy diferenciada sobre los listones, son más largas y forman ángulos grandes entre ellas, Las nuevas placas de martensita no se forman paralelas a las anteriores sino que crecen cortando la masa de austenita.
El cuadro siguiente resume las diferencias entre ambas Martensitas. TIPO
TAMAÑO
CRECIMIENTO
APARIENCIA
LISTON
PEQUEÑO
PLACAS FORMANDO PAQUETES
TALLOS DE CÉSPED
PLACA
GRANDE
PLACAS CON GRAN ANGULO
PLACAS CORTANTES
DUREZA
La martensita es el constituyente típico de los aceros templados. Se define como una fase metaestable formada por una solución sólida intersticial sobresaturada de carbono en la red cristalina del hierro BCC o hierro tetragonal centrado en el cuerpo.
Posee una dureza 48 a 68 Hrc en la escala de rockell para para 0,35 c y 0,9 % C respectivamente.
ESTRUCTURAS MARTENSICAS REVENIDO
Martensita revenida
Martensita alto revenido
La martensita de C1 % de carbono llega a transformarse plenamente en un agregado martensita revenida- de carburos y ferrita.
DUCTILIDAD Y TENACIDAD
RESISTENCIA
Tiene una resistencia de 170 a 250 kg./ 2
Tanto dureza y resistencia de la martensita está directamente relacionada con su contenido en carbono, y ambas propiedades aumentan a medida que el contenido de carbono aumenta.
La ductilidad y tenacidad disminuyen a medida que aumenta el contenido de carbono, y por ello deben revenirse las estructuras martensíticas de la mayoría de los aceros ordinarios.
Para cambiar las propiedades del acero se usan diferentes tipos tratamientos térmicos, que cambian su micro estructura.
TEMPLE
NORMALIZADO
RECOCIDO
REVENIDO
*
Todos los tratamientos térmicos tiene una ruta obligatoria
1
• Calentamiento del acero hasta una temperatura determinada
2
• Permanencia a esa temperatura cierto tiempo.
3
• Enfriamiento más o menos rápido.
*
1. EL ACERO Y SU TEMPERATURA.
LOS HIERROS ALFA • Disuelven muy poco carbono (entre 0,025 y 0.1%), y a esas soluciones se les denomina ferrita. La ferrita es muy blanda y plástica según el tamaño de sus granos; por debajo de 768 ºC tiene propiedades ferromagnéticas muy acentuadas.
• La solubilidad es mucho mayor, y puede alcanzar el 2% en peso a 1130 ºC. Esta solución se llama austenita y existe comúnmente por encima de 723 ºC (por métodos especiales puede obtenerse ausentita a temperaturas menores). La austenita es blanda y plástica, no es magnética y peor conductor del calor que la ferrita.
En el punto de reacción peritéctica, el líquido con 0.53% °C se combina con hierro delata δ de 0.09% C para formar austenita γ de 0.17% C. Esta reacción, que ocurre a 1 495°C, puede escribirse así: El hierro delta(δ) es una fase de alta temperatura y, por lo tanto, no se encuentra en los aceros al carbono simples a temperaturas más bajas.
En el punto de reacción eutectoide, la austenita sólida contiene 0.8% C produce ferrita a con 0.02% C y Fe3C (cementita) que contiene 6.67% C. Esta reacción, que ocurre a 723°C, puede escribirse así: Esta reacción eutectoide, que se produce íntegramente en estado sólido, es importante para algunos tratamientos térmicos de aceros al carbono simples.
Teniendo en cuenta la información recogida del diagrama los aceros se pueden clasificar en :
Austentita cementita Ferrita cementita
Se denomina tratamiento térmico a la modificación de la estructura y propiedades de una aleación metálica como consecuencia de la realización de calentamientos y enfriamientos controlados
T E M P L E
Aumentar la resistencia a tracción, dureza. Disminuir: plasticidad, tenacidad. Modificar: •
•
Propiedades físicas: aumento del magnetismo y la resistencia eléctrica. Propiedades químicas: aumento de la resistencia a la corrosión.
FACTORES QUE INFLUYEN 1 composición química del acero a templar, especialmente la concentración de carbono
2 La temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento de acuerdo con las características de la pieza
3 La velocidad de enfriamiento y los líquidos donde se enfría la pieza para evitar tensiones internas y agrietamiento.
AGUA
ACEITE
SALES MINERALES
R E V E N I D O
El revenido, es un tratamiento térmico que se aplica a los aceros endurecidos para reducir su fragilidad, incrementar su ductilidad y tenacidad y aliviar los esfuerzos en la estructura de la martensita.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL REVENIDO • • • •
•
Es un tratamiento que se da después del temple Se da este tratamiento para ablandar el acero Elimina las tensiones internas La temperatura de calentamiento está entre 150 y 650 ºC El enfriamiento puede ser al aire o en aceite
AGUA
ACEITE
TIPOS
BAJO
150-350 C° -Dismuye las tensiones internas
MEDIO
350-450 C°-Disminuye la dureza y eleva la tenacidad.
ALTO
450-650 C°-Transforma martensita en sorbita.Se emplea a piezas de acero que esten sometidas a elevada fatiga o cargas de impacto
OBJETIVOS R E C O C I D O
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.
Caracteristicas:
• Se emplea para ablandar metales y ganar tenacidad,
generalmente aceros. • Se obtienen aceros más mecanizables. • Evita la acritud del material. • La eliminación de las tensiones generada en el temple. • Aumentar la plasticidad ductilidad y tenacidad del material. • Regenerar su microestructura
HORNO ELECTRICO •NITROGENO
HORNO COMBUSTIBLE •ATMOSFERA
OCCIDANTE
TIPOS
COMPLETO
IMCOMPLETO
GLOBULIZACION
Afina el grano cuando ha crecido; producto de un mal tratamiento.Se realiza en aceros hipoeuectoides
Elimina tensiones , solo recristaliza la perlita Mejora le mecanibilidad en los aceros eutectoides e hipereutectoides
RECRISTALIZACION
Reduce tensiones y elimina acritud
HOMOGENIZACION
Elimina la segregacion quimica y cristalina.
NORMALIZACION
Con el tiempo mas corto posible Calentamiento rapido
• Los tratamientos térmicos consisten en someter al acero a una
combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento con tiempos determinados, con el fin de variar las proporciones de sus constituyentes y así producir las propiedades deseadas sobre él.
• Las variaciones de las propiedades en el material que se producen como
resultado del tratamiento térmico deben ser permanentes, de lo contrario el tratamiento térmico no tendría ningún sentido.
Los tratamientos térmicos más utilizados son el temple, el revenido, el recocido y la normalización.
Todos los procedimientos se basan en la transformación o descomposición de la austenita.
Por tanto, el primer paso en cualquier tratamiento térmico de un acero será calentar el material a la temperatura que conlleve la formación de la austenita.
EL TEMPLE
El temple se aplica cuando se quiere conseguir un acero de elevada dureza y resistencia mecánica. El inconveniente es que aporta fragilidad a la pieza templada. Consiste en obtener un acero formado por una gran proporción de martensita. Como la martensita, se obtienen por enfriamiento rápido de la austenita,
EL NORMALIZADO
El normalizado del acero consiste en un calentamiento hasta la temperatura de austenización y un enfriamiento al aire libre a velocidad más lenta que el templado pero más rápida que el recocido. El objetivo del normalizado es producir un acero más duro y resistente que el obtenido por enfriamiento más lento, en horno, al someterle a un recocido.
EL REVENIDO
El revenido se aplica cuando se quiere aumentar la tenacidad y ductilidad de los aceros que han estado sometidos al temple.
El tratamiento consiste en un calentamiento de la martensita inferior a 723oC y un enfriamiento posterior al aire, en aceite o en agua, según la composición del acero.
De esta manera se consigue aumentar la tenacidad y ablandar el acero templado al reducir las tensiones internas de este.
