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TRAT TRATAMIENTOS AMIENTOS TÉRMICO TÉRMICOS S ING. ROBERTH ALDO SOTO COLLAZOS
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ACEROS ALEACIÓN HIERRO-CARBONO
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FERRITA:
Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación. •
CEMENTITA
Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los 210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnéticas
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PERLITA
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723 ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular. •
AUSTENITA
Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita. Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnéticas.
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MARTENSITA
Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz. Después de la cementita es el constituyente más duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética. •
BAINITA
Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar rápidamente la austenita hasta una temperatura constante, manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la austenita en bainita.
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TRATAMIENTOS TÉRMICOS •
TRATAMIENTOS IMPORTANTES •
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TEMPLE REVENIDO RECOCIDO
TRATAMIENTOS ESPECIALES •
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CEMENTACIÓN NITRURACIÓN CIANURACIÓN
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El acero se calienta a T° de temple, se lo mantiene a esa T° y se lo enfría rápidamente. Por medio del temple se consigue durezas cuyo valor depende del contenido de carbono en la aleación.
El proceso de temple está dividido en tres partes •
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T° máxima de ser alcanzada es de 1139°C La temperatura del temple para aceros con menos del 0.89% C debe ser 50°C a la línea DB para lograr detener la asutenita. La teperatura del temple para aceros mayores al 0.89C deber ser 50-70°C de la línea BC
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Es necesario mantener las piezas a T° dadas de permanencia para que lleguen a su fin los procesos de tranformación de fase y estructura en la toda las zonas del metal El tiempo de permanencia es ¼ o 1/5 de la Tiempo de calentamiento
Depende del tipo de estructura final de los aceros
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Inmersión de las piezas en el baño de temple, para el enfriamiento. Se puede enfriar con agua, aceite o aire, el agua logra el enfriamiento con mayor rapidez y una mayor resistencia de la pieza.
Tratamiento posterior al temple Consiste en calentar una pieza templada a t° menores. Posteriormente enfriarla Se busca hacer el acero mas tenaz gracias a su maor dureza AL AUMENTAR LA T° DISMINUYE LA DUREZA
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Consiste en interrumpir al enfriamiento del temple de modo que la pieza conserve en su núcleo el calor necesario. Aplicado para el temple parcial de herramientas. Se enfría por unos segundos la parte del trabajo de la herramienta en forma vertical, y se saca del baño para limpiarla con rapidez sobre un pedazo de ladrillo observando la variación de colores para enfriarla completamente.
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Para revenir una pieza primero se limpia la superficie Luego se calienta gradual y uniformemente la pieza en un horno de baja t° Según las tablas de colores verificamos si ya está listo el revenido para pasar a la etapa de enfriamiento al agua o al aceite, es importante no llegar a la T° donde se forma la austenita.
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Es la acción de calentar una pieza hasta una T° determinada, mantenerla con esta T° determinada y enfriarla posteriormente con lentitud. Se elimina las tensiones internas del metal de calentando a T° 500-600 °C Se reduce la dureza de los aceros y se los puede trabajar con mayor facilidad el metal calentando a T° 680-800°C, en los aceros aleados la T° debe ser más alta.
Se elimina la estructura demasiado gruesa del grano y se origina una nueva uniforme, de grano fino, llamada también refinada. Calentando a T°850950°C
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Es el proceso de saturación con carbono de la superficie de la pieza de acero. Se utiliza para mantener alta dureza en la superficie de la pieza conservando la tenacidad en su nucleo. Aumenta la resistencia al desgaste y el limite de fatiga del metal Se someten a aceros con bajo contenido de carbono, hasta de 0.25% C, que trabajan en condiciones de desgaste por contacto bajo la acción de carga.
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Para la cementación en medio solido se emplea carbón vegetal activado, semi coque de hulla y coque de turba. La caja debe estar sellada con arcilla refractaria. Se realiza el calentamiento a T° superiores a los 900-950 °C, cuanto menos carbono, mayor debe ser la temperatura de calentamiento. La duración del calentamiento del cementado depende del espesor que se desea obtener. Se penetra una capa de una decima de milímetro por hora de calentamiento a T° de cementación Una capa de 1 mm se calcula entre 9.5 a 10.5 horas
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Trabajo grupal: presentación 14 de junio del presente año Grupo 1: Nitruración Grupo 2: Cianuración. Grupo 3: Tratamiento láser Grupo 4: Nitrocementación. Grupo 5: Metalización por difusión.
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