Practica de laboratorio tratamientos termicos

1 . O INTRODUCCION El tratamiento térmico es la operación de 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, entre otras propiedades.

Para poder determinar la temperatura, tiempos de calentamiento, velocidades e inclusive programas de enfriamiento por etapas, se recurre a la informacón termodinámica disponible para la aleación particular. Las herramientas mas comunes son los diagramas de ases (respecto al % Temperatura•Transfo estudio mas profund Fig. 1 Diagrama de fa aci PACE 1 org as ITT (Tiempo- ión requiere de un ono, mostrando las temperaturas de transformación contenido de carbono. utectoide y con respecto al Para nuestro interés práctico, algunos de los tratamientos térmicos más conocidos son: Temple Revenido Recocido Normalizado Endurecimiento superficial por empaquetado El tratamiento de temple que consiste en un calentamiento a una temperatura adecuada (Superior a la temperatura de transformación eutectoide), seguido de un enfriamiento muy ápido, confiere al metal una estructura a normalmente dura.

Esta dureza adquirida después del tratamiento es debida a los esfuerzos de tensión interna a la cual se ven sometidos los crist next page cristales por la deformación de su estructura cristalina, ya que el enfriamiento rápido les impide alcanzar un equilibrio estable. Para realizar el temple de una pieza se deben analizar diferentes factores como: Forma y dimensiones de la pieza, Composición del acero o de la pieza, Temperatura de calentamiento, Medio de enfriamiento.

Debido a la creación de los esfuerzos internos, el producto puede ufrir deformaciones Después que se ha endurecido, el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el revenido.. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (ver tabla), para después enfriarla con menor rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.

Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. Cuando se tiene que maquinar a un acero endurecido, por lo regular hay que recocerlo o ablandarlo. El recocido es un proceso para reducir los esfuerzos internos y ablandar el acero. El proceso consiste en calentar al acero 50 0C por arrlba de su temperatura crítica de austenización y dejarlo enfriar con lentitud en el horno cerrado o envuelto en ceniza, cal, asbesto o vermiculita.

La velocidad de enfriamiento en este proceso es de alrededor de 20 0C/hr hasta los 50 0C. Posteriormente se enfría al aire ambiente. 2. 0 OBJETIVO El alumno aprenderá la técnica básica de tratamie enfría al aire ambiente. El alumno aprenderá la técnica básica de tratamientos térmicos para modificar las propiedades mecánicas de un acero, en particular el temple, el revenido y el recocido. 3. 0 PROGRAMACION Tiempo de duración: 1 sesiones de 50 minutos Tiempo adicional: programar medición de dureza en laboratorio extra clases 4. EQUIPOS Y MATERIALES Equipo utilizado: Durómetro Rockwell, Horno eléctrico, cortadora de metales Medio de enfriamiento: Agua, Salmuera, Aceite o Aire. 5. 0 PROCEDIMIENTO En esta practica se llegara a la conclusión de que los materiales puede perder o ganar dureza de pendiendo del material, en unos e los principales tratamiento térmico que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la alineación del acero correspondiente. 1.

En la primera sesión, a cada equipo utilizara la muestra de acero entregada en la práctica de medición de dureza, o mejor aún, el equpo podrá proactivamente traer su propia muestra de acero, con aprobación del profesor, para los experimentos, con la dureza medida. El equipo deberá dedicar un tiempo posterior a la investigación sobre sus propiedades, contenido de carbono y elementos aleantes, templ s mas comunes. 31_1F8 2. Se realizará una inspec original respecto a su en el horno disponible. 3.

Se debe medir la dureza original de la muestra, al menos en 3 áreas diferentes de su superficie, registrando adecuadamente los resultados de las mediciones. 4. En la segunda sesión, el horno se ajustará a la temperatura adecuada de temple para la aleación de que se trate (Normalmente 750 – 800 0C) y siguiendo las normas de seguridad ya estudiadas, se introducirán en el horno durante el tiempo indicado por el profesor, que podr[a ser de 15, 30, 45 minutos o más, dependiendo del tamaño de la pieza, la aleación y otros actores como las limitantes de tiempo.

Fig. 3 Especímenes para temple mostrando el color «rojo cereza» de la temperatura adecuada para temple 5. Al término de este tiempo se extraerá la muestra del horno y se introducira sin demora en el medio de temple seleccionado por el profesor (Agua, Salmuera o Aceite), el cual estará preparado y a temperatura ambiente antes de realizar el experimento. 6. Cuando la pieza se encuentre lo suficientemente fría para manipularla con la mano, se extraerá del medio de temple y se procederá a realizar la observación de dureza, textura, dimensiones, color, etc. . CUESTIONARIO 5. 1 Cuáles son las principales variables involucradas en el proceso de temple? 6. 2 Qué problemas pueden presentarse en el proceso de temple y cómo pueden evitarse? 6. 3 Porqué razones el te ente se complementa con revenido? templabilidad y cómo es afectado por el contenido de carbono del acero? 6. 5 Cuál es el efecto de los elementos aleantes en el tratamiento térmico? 6. 6 Recomendaría usted un tratamiento térmico del acero (temple, revenido o recocido) previo a la manufactura con arranque de viruta? CUESTIONARIO 1 . ¿Cuáles son las principales variables involucradas en el La Temperatura: La temperatura del horno es una importante variable del proceso ya que si ésta no es lo suficientemente alta para descomponer algunos compuestos de la mezcla gaseosa empleada no habría disponibilidad de CO y H2 en la atmósfera y por ende no cumpliría su labor dicha atmósfera. El Tiempo: El tiempo tiene un efecto sobre la reacción dentro del horno, por ejemplo el acero puede tolerar una atmósfera descarburante por poco tiempo antes de perder carbono en la superficie.

La composición del Material: La composiclón del material es uno de los factores más importantes para determinar la atmósfera orrecta, por ejemplo para el carbono que contienen los materiales, el nivel de carbono en la atmósfera probablemente debe igualar el contenido de las piezas, esto es importante en los proceso en donde se involucre un carburado o un descarburado. El tipo de Horno: El mismo proceso, con el mismo material, con las mismas condiciones puede requerir atmósferas diferentes en hornos diferentes.

En los hornos continuos hay zonas de alta temperatura y existen zonas donde pueden reaccionar los gases de la atmósfera. En hornos de lotes al principio y al final del pr pueden reaccionar los gases de la atmósfera. En hornos de lotes al principio y al final del proceso hay períodos de baja temperatura, es ahí donde puede haber riesgo de oxidación. Calidad Deseada: La calidad necesana a la salida de un horno también juega un papel preponderante en la elección de una atmósfera por ejemplo a veces una ligera descarburación es aceptable si las piezas van a maquinarse después del tratamiento térmico.

Una calidad alta comúnmente es más costosa, por lo que es importante conocer cuál es la norma de calidad aceptable y cuanta descarburación u oxidación puede tolerar el proceso. La Pureza: Hay algunas aplicaciones que no requieren alta pureza de los gases, por ejemplo al carburar con N2 y Metanol, se puede emplear una pureza de en procesos por lotes de recocido, sinterizado y brazing, por otra parte se requiere alta pureza en aplicaciones donde el proceso es continuo. 2. – ¿Qué problemas pueden presentarse en el proceso de temple y cómo pueden evitarse?

PROBLEMA I CAUSA * Enfriamiento muy drástico Ruptura durante el enfriamiento I Retraso en el enfriamiento * Aceite contaminado * Mala selección del Acero * Diseño inadecuado Baja dureza después del temple I *Temperatura de temple uy baja * iempo muy corto de mantenimiento * Temperatura muy alta o tiempos muy largos * Descarburación del Acero * Baja velocidad de enfriamiento * Mala selección del acero (Templabilidad) I Deformación durante el temple I * Calentamiento disparejo * Enfriamiento en * Enfriamiento en posición inadecuada * Diferencias de tamaño entre sección y continuas I Fragilidad excesiva I * Calentamiento a temperatura muy alta Calentamiento irregular I 3. – ¿Por qué razones el temple normalmente se complementa con revenido? Los aceros, después del proceso de temple, suelen quedar rágiles para la mayoría de los usos al que van a ser destinados. Además, la formación de martensita da lugar a considerables tensiones en el acero. or lo cual, las piezas, después del temple son sometidas casi siempre a un revenido, que es un proceso que consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la temperatura crítica Acl . El objetivo del revenido es, eliminar las tensiones internas del material y aumentar la tenacidad y ductilidad del acero, aun cuando este aumento de ductilidad se logre normalmente a costa de una disminución de la dureza y de la resistencia. 4. ¿Qué es templabilidad y cómo es afectado por el contenido de carbono del acero? Es la capacidad de una aleación para transformarse en martensita durante un determinado temple. Depende de la composición química del acero. Todos los aceros aleados tienen una relación específica entre las propiedades mecánicas y la velocidad de enfriamiento.

Templabilidad no es dureza, que significa resistencia a la penetración, aunque se utilizan medidas de dureza para determinar la extensión de la transformación martensítica en el interior de una probeta. Y esta es más rápida en aceros co a transformación martensítica en el interior de una probeta. Y esta es más rápida en aceros con bajo contenido en carbono y de metales no ferrosos 5. – ¿Cuál es el efecto de los elementos aleantes en el tratamiento térmico? El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1. 510 0C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1. 75 0C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se umenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (Excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). por otra parte el acero rápido funde a 1. 650 0C 6. – ¿Recomendar[a usted un tratamiento térmico del acero Sí, porque así conociéramos la fuerza, peso, cantidad y algunas otras propiedades del acero que podríamos utilizar al momento de manufacturar el acero. PRUEBAS DE DUREZA: Tratamiento térmico: Dureza inicial: 1. 25 2. 29 3. 27 Promedio de dureza inicial: 27 HRC – ipo de tratamientos térmicos: -Aceite mineral (es más le iento) 81_1f8 -Salmuera (se enfría más r