Introduccion templado del acero



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Templado

Alumno: Gregorio Fernández Contreras

Asignatura: Tratamientos térmicos

Docente: Nelson Díaz
INTRODUCCION

Templado del acero

En la ciencia de materiales, el templado o temple es un tratamiento térmico consistente en el rápido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales. Se evita que los procesos de baja temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al sólo proporcionar una estrecha ventana de tiempo en el que la reacción es a la vez favorable termodinámicamente y posible cinéticamente. Por ejemplo, se puede reducir la cristalización y por lo tanto aumentar la tenacidad, tanto de aleaciones como de plásticos.

En metalurgia, es comúnmente utilizado para endurecer el acero mediante la introducción de martensita, en cuyo caso el acero debe ser enfriado rápidamente a través de su punto eutectoide, la temperatura a la que la austenita se vuelve inestable. En acero aleado con metales tales como níquel y manganeso, la temperatura eutectoide se vuelve mucho más baja, pero las barreras cinéticas a transformación de fase siguen siendo las mismas. Esto permite iniciar el temple a una temperatura inferior, haciendo el proceso mucho más fácil. Al acero de alta velocidad también se le añade wolframio, que sirve para elevar las barreras cinéticas y dar la ilusión de que el material se enfría más rápidamente de lo que en realidad lo hace. Tales aleaciones incluso al enfriarse lentamente en el aire tienen la mayoría de los efectos deseados de temple. El enfriamiento extremadamente rápido puede evitar la formación de toda la estructura cristalina, lo que resulta en metal amorfo o "vidrio metálico

Temple


El temple es un proceso térmico por el cual las aleaciones de acero y el hierro fundido se fortalecen y endurecen. Estos metales constan de metales ferrosos y aleaciones. Esto se realiza calentando el material a una cierta temperatura, dependiendo del material, y luego enfriándolo rápidamente. Esto produce un material más duro por cualquiera de endurecimiento superficial o a través de endurecimiento que varía en la velocidad a la que se enfría el material. El material es entonces a menudo revenido para reducir la fragilidad que puede aumentar por el rápido enfriamiento del proceso de endurecimiento. Los temas que pueden ser templados incluyen engranajes, ejes y bloques de desgaste.

Proceso


El temple de metales es una progresión: El primer paso está absorbiendo el metal, es decir, calentamiento a la temperatura requerida. El remojo se puede hacer por vía aérea (horno de aire), o un baño. El tiempo de remojo en hornos de aire debe ser de 1 a 2 minutos para cada milímetro de sección transversal. Para un baño el tiempo puede variar un poco más alto. La asignación de tiempo recomendado en baños de sales o de plomo es de 0 a 6 minutos. Se debe evitar a toda costa el calentamiento desigual o el recalentamiento. La mayoría de los materiales se calientan desde cualquier lugar a 815 a 900 °C.

El siguiente paso es el enfriamiento de la pieza. El agua es uno de los medios de enfriamiento más eficientes, donde se adquiere la máxima dureza, pero hay una pequeña posibilidad de que se causen deformaciones y pequeñas grietas. Cuando se puede sacrificar la dureza se utilizan aceites de ballena, de semilla de algodón o minerales. Estos tienden a oxidarse y formar un lodo, que consecuentemente disminuye la eficiencia. La velocidad de enfriamiento (velocidad de enfriamiento) de aceite es mucho menor que el agua. Tasas intermedias entre el agua y el aceite se puede obtener con agua que contiene 10-90 % UCON de Dow Chemical Company, una sustancia con una solubilidad inversa que por lo tanto, los depósitos en el objeto para ralentizar la velocidad de enfriamiento.

Para minimizar la distorsión, las piezas cilíndricas largas se templan verticalmente; las piezas planas en el borde, y las secciones gruesas deben entrar primero en el baño. El baño se agita para evitar las burbujas de vapor.

Efectos del temple

Antes de endurecer el material, la microestructura del material es una estructura de grano de perlita que es uniforme y laminar. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita formada cuando el acero o hierro fundido se fabrican y se enfría a una velocidad lenta. Después de enfriamiento rápido endurecimiento, la microestructura de la forma material en martensita como una estructura fina, grano de aguja.[1]

Calentamiento

Equipos

Hay tres tipos de hornos que se utilizan comúnmente en temple: horno baño de sal,[2] horno continuo,[3] y la caja de horno. Cada uno se utiliza en función de lo que otros procesos o tipos de temple se está haciendo en los diferentes materiales.



Velocidad de calentamiento

El calentamiento debe ser gradual para evitar grietas y tensiones térmicas.

Protección al calentar

Se debe evitar la oxidación y descarburación de las pieza a templar.



  • sólidos (virutas de fundición de hierro, carbón), adecuado en hornos eléctricos, para aceros al carbono, de baja aleación de hasta 0,6 % de C cromo, alta y temperatura de endurecimiento inferior a 1050 °C ;

  • sustancias líquidas ( sales fundidas) para piezas de valor, como herramientas de corte o partes de máquinas, que requieren uniformidad y exactitud de calefacción;

  • sustancia gaseosa (CO, CO2, H2, N2, los gases inertes para la remuneración a gran escala, un caso particular es el vacío.

Temperatura de calentamiento

Se debe tener cuidado en subir la temperatura (para aumentar la velocidad de austenización) porque se puede producir sobrecalentamiento del grano cristalino, con quema de los bordes de los granos que produce infiltración de oxígeno, oxidación, descarburación, fragilidad excesiva de martensita, retención de austenita. En consecuencia, la temperatura depende del medio de enfriar utilizado: 30 °C mayor que Ac3 si se trata de agua, 50 °C mayor si es aceite y 70 °C si es aire acondicionado.

Medios de enfriamiento

Cuando se temple, hay muchos tipos de sustancias donde enfriar. Algunos de los más comunes son: aire, las sales fundidas, el aceite, la salmuera (agua salada) y el agua. Estos medios se utilizan para aumentar la severidad del enfriamiento.[4]

La exposición a fluidos deben asegurar:


  • Una velocidad de enfriamiento de alta en el intervalo A1 - Ms para evitar la formación de perlita o bainita;

  • Una modesta velocidad gama Ms - Mf (pero no demasiado baja para evitar la creación excesiva austenita); esta propiedad es proporcional a la diferencia entre la temperatura del fluido y su punto de ebullición;

  • El líquido no debe descomponerse en contacto con el metal caliente.

Hay que distinguir dos tipos de fluidos los que no hierven: aire y sales fundidas, y los que hierven. En los primeros el enfriamiento es relativamente uniforme, pero en los líquidos refrigerantes que hierven se producen tres etapas:

  • En el primer contacto del medio con la pieza se forma una película de vapor que aísla la pieza (Efecto Leidenfrost), lo que provoca un enfriamiento relativamente lento.

  • Cuando la película se rompe, el líquido nuevo toca la pieza de trabajo, que absorbe el calor latente de evaporación y, por tanto alcanza la máxima eliminación de la energía.

  • Por debajo de la temperatura de ebullición, hay una disminución en la eliminación de calor.

El agua es el medio de enfriamiento más extendida, especialmente para aceros al carbono y algunos aceros de baja aleación, pero no es el fluido ideal. Su acción puede mejorarse con la adición de sustancias que elevan el punto de ebullición, por ejemplo con NaCl o NaOH.

El aceite mineral es adecuado para aceros aleados de baja y media, que es capaz de formar austenita estable y luego transformada con una baja velocidad crítica de endurecimiento. Es más cerca del fluido ideal, reduciendo la tensión interna y defectos del temple.

El aire se recomienda para alta aleación y las piezas complejas de baja o media aleación.

Historia

El templado es una técnica antigua. El ejemplo más antiguo conocido de martensita revenida es una piqueta que se encontró en Galilea, que data de alrededor de 1200 a 1100 antes de Cristo.[3] El proceso se utilizó en todo el mundo antiguo, desde Asia hasta Europa y África. Se han probado muchos métodos de revenido y enfriado, desde el empleo de orina o sangre y metales como mercurio y plomo, pero el proceso de templado se ha mantenido relativamente sin cambios a través del tiempo. EL templado se confunde a menudo con revenido y, a menudo, el término se utiliza para describir las dos técnicas. En 1889, Sir William Chandler Roberts-Austen escribió: "Todavía hay mucha confusión entre las palabras "temple","templado", y el "endurecido" incluso en los escritos de las eminentes autoridades, por lo que es bueno mantener estas viejas definiciones muy en cuenta.[4


Tratamiento térmico
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f2/heat-treating-furnace.jpg/220px-heat-treating-furnace.jpg

Tratamiento térmico.

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos.

Propiedades mecánicas

Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.

Entre estas características están:


  • Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.

  • Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).

  • Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

  • Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV),etc.

  • Dureza Vickers mediante la prueba del mismo nombre. También puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.

Mejora de las propiedades a través del tratamiento térmico

Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la composición química de los mismos.

Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama alotropía y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se denomina alotropía.

Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le de al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los microconstituyentes que compondrán al acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama Hierro Carbono.

A continuación se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como varía el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los microconstituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son la Perlita, la Austenita y la Ferrita.

En la figura que se adjunta a continuación se puede ver con mayor claridad como varía el grano del latón de acuerdo a la variación de temperatura en un tratamiento térmico.

Propiedades mecánicas del acero

El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica.

Los otros principales elementos de composición son el cromo, wolframio, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación de ellas constituyentes.

Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico.

Tratamientos térmicos del acero

El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:



  • 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.

  • Revenido: Sólo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

  • Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. 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.

  • Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.


conclucion

Índice

1 Temple

1.1 Proceso

1.2 Efectos del temple

1.3 Calentamiento

1.3.1 Equipos

1.3.2 Velocidad de calentamiento

1.3.3 Protección al calentar

1.3.4 Temperatura de calentamiento

1.4 Medios de enfriamiento

Bibliografía https://es.wikipedia.org/wiki/





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