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Este documento ofrece informacion sobre la clasificacion y objetivos de los diferentes tratamientos termicos que se pueden aplicar al acero, incluyendo el calentamiento austenizacion, sobrecalentamiento o quemado, enfriamiento continuo y isotermico, recocido, normalizado y temple. Se detallan las caracteristicas de cada tratamiento, como la temperatura de calentamiento, tiempo de permanencia y velocidad de enfriamiento, y sus objetivos, como eliminar tensiones internas, homogeneizar la estructura o regenerar el acero.
Tipo: Apuntes
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Tema 12. Tratamientos térmicos
Tema 12. Tratamientos térmicos
12.1. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero
Conjunto de calentamientos y enfriamientos controlados a que se puede someter una aleación sólida a fin de modificar su estructura micrográfica, y en consecuencia sus propiedades sin que por ello cambie la composición química
◙ Eliminar tensiones internas ◙ Eliminación de heterogeneidades químicas ◙ Estructura blanda ◙ Estructura dura y resistente ◙ Conseguir el mejor compromiso de las propiedades en función de la aplicación
TIEMPO DE PERMANENCIA Mínimo necesario para que toda la aleación se transforme en austenita Espesor pieza, temperatura calentamiento y composición acero Sobrecalentamiento o Quemado
Tema 12. Tratamientos térmicos
12.1. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero
A 1
A 3 : Aceros hipoeutectoides Acm: Aceros hipereutectoides
Puede evitarse: Añadiendo INHIBIDORES DE GRANO : elementos que formen fases estables a alta temperatura que dificulten el movimiento de las fronteras de grano (Al, Nb, Ti y V en aceros) Añadiendo ALFÁGENOS que retrasan el crecimiento de grano austenístico al aumentar A 3 Se elimina Tratamiento térmico de recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
12.1. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero
Aumento del tamaño de grano de la austenita de un acero con el 0,6% de C
crecimiento excesivo de grano, debido a un mantenimiento excesivo a alta temperatura, que origina un deterioro de las propiedades mecánicas finales del producto
CONTINUO (dentro del horno, al aire, en aceite…) ISOTÉRMICO (inmersión en baño de sales o de Pb fundido)
Severidades de enfriamiento para diversos refrigerantes y grados de agitación
H: Aptitud para absorber calor de la superficie de la pieza (cm-1) M: Coeficiente de conductividad térmica de la intercara ( cal.seg-1.cm-2^ ºC) k: conductividad térmica (cal.seg-1cm-3^ ºC)
Tema 12. Tratamientos térmicos
12.1. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero
Etapa de enfriamiento
Microestructura resultante dependerá de la intersección de las curvas de enfriamiento y las curvas TTT Enfriamientos lentos v < 50ºC/s
Estructuras similares a las de equilibrio (perlita) Enfriamientos intermedios 50 ºC/s < v < 200ºC/s
Estructuras de no equilibrio (bainita) Enfriamientos rápidos 250<v<500ºC/s
Estructuras de no equilibrio (bainita, martensita) Enfriamientos muy rápidos v > 500ºC/s
Estructuras de no equilibrio (martensita)
Tema 12. Tratamientos térmicos
12.1. Clasificación y objetivos de los tratamientos térmicos del acero
12.2. Recocido
► Homogeneizar la estructura ► Ablandar el material ► Facilitar el mecanizado ► Eliminar la acritud que produce el trabajo en frío ► Eliminar tensiones internas ► Regeneración de aceros sobrecalentados
► Menor dureza del acero ► Menor resistencia ► Mayor tenacidad y ductilidad
Características
Etapas
► Temperatura de calentamiento 30-50 ºC por encima de A 3 , A 1 , Acm ► Tiempo de permanencia 1 hora por cada 25 mm de espesor ► Velocidad de enfriamiento Lenta dentro del horno con o sin regulación de T
Tema 12. Tratamientos térmicos
Tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal ablandar el acero obtención de estructuras Objetivos^ ferritoperlíticas
A 1
12.2. Recocido
Tipos de recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
Recocido de austenización completa o de regeneración
► Calentamiento hasta T= A 3 + 50 ºC tiempo suficiente hasta austenización completa ► Enfriamiento suficientemente lento a fin de lograr constituyentes de equilibrio (dentro del horno) estructura ferritoperlítica ► Se emplea en aceros hipoeutectoides para obtener perlita laminar ► No se emplea en hipereutectoides: sobrecalentamientos y quemados ► Ablanda el acero y regenera su estructura ► Se realiza a aceros sobrecalentados ► Para disminuir el tamaño de grano y el efecto de calentamiento mal hecho
12.2. Recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
Recocido globular de austenización incompleta
► Calentamiento hasta A 3 >T> A 1 no el tiempo suficiente para lograr ferrita y austenita quedará cementita ► Enfriamiento lento dentro del horno ► Microestructura: Ferrita+Globulita (glóbulos de Fe 3 C dispersos en una matriz de ferrita) ► Estructura más blanda que la obtenida en el recocido de regeneración ► No presenta problemas de sobrecalentamiento ► Puede emplearse también en aceros hipereutectoides
Ac 3 o Acm Ac
Cementita globular o esferoidita
12.2. Recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
Recocido isotérmico
► Calentamiento hasta T para austenización total o parcial ► Enfriamiento en baño de sales fundidas cuya temperatura se mantiene constante hasta temperatura inferior y próxima a A 1 ► Microestructura: Perlita más homogénea ► Se reduce el tiempo del tratamiento ► Es importante cuando el acero tiene templabilidad
12.2. Recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
Recocido
12.2. Recocido
Tema 12. Tratamientos térmicos
Acero 0,35% C. Laminado en caliente y enfriado desde 870ºC en el horno (recocido) Se trata de un acero hipoeutectoide. Al enfriar lentamente desde 870 ºC y cruzar la linea A 3 aparece en su estructura, hasta entonces monofásica de austenita, la fase alfa ( ferrita ) (solución sólida muy diluida de carbono en hierro alfa), de color blanco de la micrografía. La austenita aún no transformada se va concentrando en carbono al seguir bajando la temperatura, hasta llegar a alcanzar, por este proceso, la composición eutectoide del 0,8% C. Al seguir enfriando, se alcanza la temperatura de la transformación eutectoide y precipitan de esta austenita, simultáneamente, fase alfa (ferrita) y Fe 3 C (cementita) en forma eutectoide (perlita). La perlita con pocos aumentos aparece como manchas de color pardo oscuro. Sin embargo a mayores aumentos se aprecia su estructura laminar. Por lo tanto, la microestructura está pues formada por colonias de perlita (o zonas oscuras ) distribuidas en una matriz ferrítica (blanca)
100 X 400 X
12.3. Normalizado
Normalizado
Tratamiento térmico final con el que se obtiene una microestructura de grano fino ( perlita laminar fina ) que permite a un menor coste, obtener unas propiedades suficientes para muchas aplicaciones.
Calentamiento hasta austenización 50-70 ºC por encima de A 3 o Acm y posterior enfriamiento en aire estático
Rangos de temperaturas usados normalmente para el recocido y normalizado de los aceros
Objetivos ► Afinar el grano de aceros en estado bruto de moldeo o laminación que constan de granos relativamente grandes, de tamaños muy variables y de forma irregular de perlita y fase proeutectoide y producir una distribución de tamaños más uniforme ► Acero más duro y resistente que el obtenido por recocido
Tema 18. Tratamientos térmicos
Normalizado
Variación en la microestructura de un acero eutectoide no aleado por enfriamiento continuo a diferentes velocidades
Efecto del carbono y del tratamiento térmico sobre las propiedades de un acero bajo en C
Tema 18. Tratamientos térmicos
18.3. Normalizado
