Tratamientos Térmicos de metales Férricos Metales Ferrosos Los metales ferrosos son una aleación de hierro carbono siendo aceros al carbono solo aquellos que poseen hasta un 2% de carbono formando carburos. Las composiciones de más del 2% de carbono se clasifican como hierros fundidos o fundiciones pero no son aleaciones binarias sino temarías ya que poseen silicio que es el agente que promueve la formaci6n de fimas láminas de grafito dentro de la matriz de hierro y carburos. Tratamientos 1. Templado El temple tiene como objetivo el endurecimiento del acero en toda la sección. Dureza se requiere por ej. En aplicaciones de aceros grado herramienta, en donde con ella, vamos a tener resistencia al desgaste en operaciones de trabajo en frío u operaciones con moldes de plástico o trabajo en caliente, principalmente. El temple es una operación de calentamiento, mantenimiento y enfriamiento brusco. Así mismo el enfriamiento se deberá hacer en el medio que el fabricante sugiere como aceite, agua, sales, al aire etc. Se debe tomar exactamente el medio adecuado, caso contrario tenemos el riesgo de no lograr durezas adecuadas o fisurar el material. El tratamiento de temple se divide en dos pasos: 1. Calentamiento controlado en temperatura (entre 750 ºC y 1.300 ºC dependiendo del material base), rampa de calentamiento y tiempo de mantenimiento a temperatura máxima. Ajustando estos tres puntos de control podemos conseguir las condiciones idóneas previo al temple disolviendo los elementos aleantes de manera correcta y obteniendo una estructura austenítica deseada. De esta manera aseguramos unos resultados finales óptimos, uniformes y repetibles. 2. Enfriamiento controlado de la zona a templar. Es muy importante controlar el medio de temple (agua, agua + polímero, aceite…), caudal, presión y la tipología de sistema de ducha utilizado. Con un correcto ajuste del temple se consigue la transición estructural de austenitaa martensita, mejorando notablemente la dureza de la zona templada.
Existe un tercer paso necesario asociado al temple en aceros con alto grado de fragilidad. Dureza y fragilidad son características directamente proporcionales por lo que hay que hacer un tratamiento posterior para equilibrar ambas. Este tratamiento se conoce como recocido de eliminación de tensiones (revenido) y consiste en mantener las piezas a temperaturas ≤ 650 ºC durante un tiempo determinado.
Gracias a este revenido se consigue reducir la fragilidad y ajustar la pieza a diferentes requisitos mecánicos dependiendo del tiempo de mantenimiento a temperatura. En casos excepcionales para potenciar al máximo la transformación de austenitaa martensita, al temple le sigue un proceso sub‐cero previo al revenido.
. 2. Revenido El revenido es el tratamiento térmico que sigue al temple. Recuerda que un acero templado es aquel que tiene una dureza muy alta (llamado martensita), pero tiene el inconveniente de ser frágil y poco porque tiene tensiones internas. El revenido consiste en calentar la pieza templada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que tiene el acero martensítico (de alta dureza). De esto modo, evitamos que el acero sea frágil, sacrificando un poco la dureza. La velocidad de enfriamiento es, por lo general, rápida. Revenido es una operación de calentamiento a una temperatura controlada, con la finalidad de disminuir la dureza excesiva del material, darle tenacidad y conseguir la dureza que se requiere para la aplicación.
Proceso de revenido El revenido está diseñado para impartiré ciertas características al acero que está siendo tratado térmicamente. Para producir los resultados deseados, el revenido debe ser llevado a cabo bajo condiciones determinadas que se detallan a continuación.
Temperatura El metal se calienta generalmente entre 150 °C y 650 °C en horno, que puede ser como el que se ve en la figura. Si el metal se calienta por debajo de 150 °C, no ocurren cambios apreciables. En cambio, cuando el acero se calienta y alcanza temperaturas superiores a 650
°C, comienzan a producirse cambios estructurales. Este no es el objetivo del revenido. Además calentar el metal a una elevada temperatura toma más tiempo y consume más energía.
3. Recocido
El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y, posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para suprimir los defectos del temple. Se persigue: – Eliminar tensiones del temple. – Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero. ¿Cómo se practica el recocido? – Se calienta el acero hasta una temperatura dada – Se mantiene la temperatura durante un tiempo – Se enfría lentamente hasta temperatura ambiente, controlando la velocidad de enfriamiento. Si la variación de temperatura es muy alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o deformaciones. El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la velocidad de enfriamiento y la temperatura a la que se elevó inicialmente. Objetivos del recocido El recocido, en general, se caracteriza, entre otras cosas, por reducir la acumulación de energía interna (que puede haber producido, por ejemplo, un trabajo de deformación plástica en frio) gran parte de las dislocaciones, efectos reticulares y de las fuentes que originan y multiplican tales defectos, así como la energía acumulada por otros orígenes, como son tratamientos térmicos, precipitaciones, difusión, auto difusión, efectos de bordes de granos, etc. Es decir, que el acero recocido se caracteriza por presentar el nivel más bajo de energía interna acumulada. Corrientemente el recocido se lleva a cabo para: (1) Eliminar tensiones internas, producidas por algún tratamiento previo. (2) Ablandar el acero, para conseguir ciertas especificaciones mecánicas o facilitar el mecanizado. (3) Disminuir el tamaño de grano. (4) Producir una microestructura especifica. Proceso de recocido El proceso de recocido consta de 3 etapas:
1. Calentamiento a la temperatura prevista 2. Mantenimiento o “impregnación térmica” a esta temperatura 3. Enfriamiento, generalmente hasta temperatura ambiente.
4. Normalizado Proceso de normalizado El tratamiento comprende un calentamiento al menos de unos 50° por encima del punto crítico superior, seguido de enfriamiento a velocidad más rápida que en el recocido, generalmente, en una columna de aire sin agitación. La temperatura del normalizado es más elevada que la del recocido dado que con el mismo se persigue lograr mayor homogeneidad de la austenitaa, para que, al final del tratamiento, la nueva granulometría sea más homogénea y uniforme. Comparación entre recocido, normalizado y temple La tabla que se detalla compara los resultados obtenidos con recocido, normalizados y temple. A la derecha de la tabla esta la región de dureza y resistencia. En la porción izquierda, la región blanda y dúctil.
Nótese que el recocido total permitirá obtener una pieza de acero lo más blanda posible. El temple con enfriamiento en salmuera o agua transformara el material en la condición de mayor dureza posible. El recocido de proceso y la esferoidizacion no pueden compararse con los otros procesos porque ambos dependen de la condición del metal previa al proceso de recocido. El recocido total o el normalizado pueden reducir la dureza de cualquier acero a una condición muy blanda, aun si la pieza ha sido templada en agua, cuya dureza supera los 60 RC (escala Rockwell C).
