Tratamientos térmicos de metales

1. Integrantes:
 Córdova Meléndez, Adrián 082795C
 Segura Paredes, Cecilia 082792D

2. CLASIFICACIÓN DEL Fe SEGÚN
SU CONTENIDO DE C
Hierro
(<0.03%C)
Acero (0.03-
2%C)
Fundición
(<4%C)
(6.67% de C)
No tiene propiedades
metálicas, muy dura y
frágil.
CEMENTITA

3. Fe-α
• BCC-hasta
768°C
• No disuelve C
Fe-β
• FCC,768-910°C
• No es
magnético
Fe-γ
• BCC, 910-
1394°C
• Diamagnético,
hasta 2.11%C
Fe-δ
• BCC, cristaliza
1394-1538°C
• Hasta 0.1%C

4. Si un metal puro se calienta regular y
uniformemente desde la temperatura
ambiente hasta que pasa al estado
líquido (suponiendo que en el estado
sólido no sufre cambios alotrópicos) y
se anota, a intervalos iguales de
tiempo, la temperatura determinada
mediante un termopar u otro
instrumento de medida, se percibe una
irregularidad en la velocidad de
calentamiento que indica la
temperatura a la que se produce la
fusión.

5. Los puntos críticos en los metales y aleaciones en
estado sólido son las temperaturas a las que se
producen las transformaciones alotrópicas.
Se determinan principalmente por:
 Método dilatométrico.
 Método de análisis térmico.

6. Consta de un tubo de cuarzo en cuyo
interior se coloca una barra de la
aleación en contacto con el par
termoeléctrico de un pirómetro, para
conocer en todo momento su
temperatura. La barra está apoyada
por un extremo en el fondo de la
funda de cuarzo, y por otro, a través
de una pequeña barra, también de
cuarzo, en la pieza móvil de un
comparador de esfera.
Se aumenta la temperatura y se mide
la dilatación de la probeta con las
indicaciones del comparador.

8. En las aleaciones hierro-carbono, se pueden encontrar
distintos constituyentes en función de la concentración de
los componentes químicos (Fe y C) y de la temperatura.
Los más importantes son:
 Austenita: es una solución sólida por inserción de carbono en hierro ϒ
(hasta 2,11% de C). No se encuentra a temperatura ambiente. Es blando,
deformable, tenaz y muy resistente al desgaste. Es el constituyente más denso
del acero y es no magnético. Presenta una estructura FCC y comienza a
formarse a 727oC.
 Ferrita: solución sólida de carbono en hierro α. Es el constituyente más blando
del acero. Disuelve muy poco carbono (menos de 0,008%) por lo que se
considera hierro α.
 Cementita: es el carburo de hierro (Fe3C). Es el más duro y frágil (6,67% C).
 Perlita: es el microconstituyente eutectoide formado por ferrita (88,7%) y
cementita (11,3%). El contenido en carbono de la aleación es de 0,77%.
 Ledeburita: es una aleación eutéctica con un contenido en carbono de 4,3%
compuesta por austenita y cementita. Es propio de las fundiciones.

10. Transformación de
un solido (Ferrita) y
un líquido en un
sólido inicial
(Austenita) a 1492°C

11. Transformación de un sólido (Austenita 0.77) con la
composición eutectoi de en dos fases sólidas (Ferrita
0.0218 y Cementita 6.67-Perlita).

12. Transformación de un
líquido con la composición
eutectica (4.3) en dos fases
sólidas(Austenita 2.22 y
Cementita- Ledeburita 4.3)

13. Se pueden distinguir cuatro clases diferentes de
tratamientos:
 Tratamientos térmicos
 Tratamientos termoquímicos
 Tratamientos mecánicos
 Tratamientos superficiales
El objeto de estos tratamientos es mejorar las
propiedades mecánicas de los metales, bien
mejorando su dureza y resistencia mecánica
o bien aumentando su plasticidad para
facilitar su conformado.
Estos tratamientos no deben alterar de forma
notable la composición química de un metal.

14. Con este tipo de tratamiento, los metales son sometidos a
procesos térmicos en los que no se varía su composición
química aunque sí su estructura interna y, por tanto sus
propiedades

15. Este tratamiento térmico consiste en calentar el material hasta
temperaturas de austenización (800 — 925°C), por encima de su
temperatura de transformación (727°C). Se mantiene a esta
temperatura de trabajo durante un determinado tiempo y luego
se procede a un enfriamiento rápido en un medio de
enfriamiento enérgico que permita obtener una alta dureza en el
material, es decir, una estructura martensítica.
800 — 925°C
Temperatura
Tiempo
727°C

16. Los medios de enfriamiento que se
emplean tienen relación directa con
su velocidad crítica de temple que es
una característica de las diferentes
clases de materiales.
Materiales al
carbono
• Enfriamiento
en agua
Materiales
aleados
• Enfriamiento
en aceite

17. La temperatura de trabajo se elige en función al porcentaje
de carbono que tiene el material. Los materiales con menos
de 0.15% de carbono no se pueden templar directamente,
ya que la dureza y el porcentaje de carbono del material
están en función directa. A mayor porcentaje de carbono
mayor dureza.

18. Con este tratamiento se logra:
Aumentar la dureza y resistencia
mientras se disminuye la elasticidad
Se modifican las propiedades físicas
(magnéticas y eléctricas)
Se modifican las propiedades
químicas en buen grado

19. Los procesos de templado también pueden clasificarse:
• De austenización completa
• De austenización incompleta
Temples
normales
• En agua y aceite
• En agua y aire
Temples
interrumpidos
• Austemplado
• Martemplado
Temples
isotérmicos
• Oxiacetilénico
• Por inducción
Temples
superficiales

20. La determinación de la templabilidad puede realizarse mediante
el Método de Jominy.
Este método consiste en templar una muestra estándar de acero llamada
probeta con un chorro de agua de caudal y temperatura constante. La
temperatura de la probeta se eleva y se proyecta el chorro de agua por uno de
los extremos de la probeta. Ese extremo de la probeta se enfriará
rápidamente, sufriendo el temple y será más duro que el otro extremo. Luego
se mide la dureza de la probeta cada 1,5 mm a lo largo y se traza la curva de
templabilidad.

21. Luego de este ensayo procedemos a medir la dureza Rockwell
en un durómetro, y llevamos las lecturas a un diagrama dureza
versus distancia desde el extremo templado:

22. Después de haber trazado la curva de Jominy procedemos a su
análisis:DurezaRockwell(HRD)
Distancia desde el extremo templado (mm)
Dc
T=925°C
Punto de
inflexión
50 °C/s
100 °C/s
Mientras mas horizontal sea la curva, la templabilidad en términos
de dureza del acero es mayor.
0 50

23. Es un tratamiento posterior e inmediato que se da al material después del
temple. Consiste en un calentamiento a baja temperatura, inferior a la
austenización para provocar transformaciones de la martensita en formas mas
estables, con el fin de ajustar las propiedades del material templado a las
requeridas para su uso, aumentando su tenacidad.
Temperatura
Tiempo
727°C

24. El tratamiento es seguido por un
enfriamiento que puede ser al aire o en
aceite. Tiene como fin reducir las tensiones
internas de la pieza originadas por el
temple, además mejora las características
mecánicas reduciendo la fragilidad.
A los procesos combinados de
templado y revenido juntos se les
denomina bonificado.

25. Este tratamiento nos permite:
Mantener o disminuir la dureza
Aumentar la tenacidad
Eliminar y/o disminuir las tensiones
internas originadas por el temple
Mejorar su resistencia mecánica y su
límite elástico

26. Calentamiento del material hasta temperatura de
austenización (800-925ºC). Mantener esa temperatura de
trabajo en un determinado tiempo y posterior enfriamiento
lento, frecuentemente en el mismo horno de calentamiento
obteniéndose como resultado las estructuras de ferrita +
perlita, perlita y perlita + cementita respectivamente.
Temperatura
Tiempo
727°C

27. Recocido Total: Este
proceso consiste en
el calentamiento del
acero a la
temperatura
adecuada durante
un tiempo y luego
enfriar muy
lentamente.

28. R. de
Eliminación de
Tensiones
R. de
Ablandamiento
R. Normal
• Calentamiento entre 550 y
650ºC de 30-120min.
• Enfriamiento lento.
• Calentamiento entre 650 y
750ºC de 3-4h.
• Subida y bajada alternativa
de temperatura entre
723ºC.
• Calentamiento entre 750 y
980ºC, depende del %C.
• Enfriamiento al aire.

29. Es un tratamiento similar al
recocido con la diferencia del
proceso de enfriamiento que es al
aire libre en vez de en el horno.
Temperatura
Tiempo
727°C

30. El tratamiento del normalizado permite obtener lo
siguiente:
Obtener una estructura homogénea
Eliminación de las tensiones internas
Eliminar las irregularidades estructurales
originales por procesos anteriores en caliente
Afinar el grano cristalino, porque el
enfriamiento es rápido
Obtención mas limpia de la superficie de las
piezas durante el corte
Eliminación de la acritud por tratamientos
anteriores