Resumen
MARCO TEORICO
TRATAMIENTO TERMICO (1) El Tratamiento Tratamiento Térmico Térmico involucra varios procesos de d e calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modican sus propiedades mecánicas El ob!etivo de los tratamientos térmicos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades espec"cas adecuadas para su conformaci#n o uso nal $o modican la composici#n %u"mica de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la &ranulometr"a, y como consecuencia las propiedades mecánicas mecánicas 'e pueden reali(ar Tratamientos Tratamientos Térmicos Térmicos sobre una parte p arte # la totalidad de la pie(a en uno # varios pasos de la secuencia de manufactura
Etapas del tratamiento térmico )n tratamiento térmico consta de tres etapas %ue se presentan a continuaci#n* + Calentamiento hasta la temperatura fjada * a elevaci#n de temperatura debe ser uniforme en la pie(a + ermanencia a la temperatura fjada * 'u n es la completa transformaci#n del constituyente estructural de partida -uede considerarse suciente una permanencia de unos . minutos por mil"metro de espesor espesor + En!riamiento* Este enfriamiento tiene %ue ser ri&urosamente controlado en funci#n del tipo de tratamiento %ue se realice
TIO" #E TRAT TRATAMIENTO" T$RMICO" E/isten varios tipos de Tratamientos Térmicos, Térmicos, pero en ésta práctica solo se traba!arán tres de estos* Recocido, Temple y Revenido
RECOCI#O Todos Todos los tipos de reali(aci#n del tratamiento térmico, térmico, %ue tienen como consecuencia un refri&eramiento lento &eneralmente lue&o de calentar la pie(a de traba!o a una temperatura determinada, se denominan como recocido Como el calentamiento se debe reali(ar lentamente, uniformemente y enér&icamente, se preeren especialmente 0ornos como fuente térmica, %ue ten&an dispositivos de medici#n de la temperatura 1.2 'e usa con el ob!eto de ba!ar la densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad al material 132
as operaciones de Recocido se e!ecutan al&unas veces con el 4nico prop#sito de aliviar los esfuer(os residuales en la pie(a de traba!o causadas por los procesos de formado previo El Recocido se reali(a principalmente para* + Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas deseadas, ablandando el metal y me!orando su ma%uinabilidad + Recristali(ar los metales traba!ados en fr"o + -ara aliviar los esfuer(os residuales
Temple El Temple es un tratamiento térmico %ue tiene por ob!etivo aumentar la dure(a y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco 1con aceites, a&ua o salmuera2, se convierte en Martensita, %ue es el constituyente duro t"pico de los aceros templados es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del mismo, además, la temperatura para el calentamiento #ptimo debe ser siempre superior a la cr"tica para poder obtener de esta forma la Martensita
Re%enido El Revenido es un tratamiento complementario del Temple, %ue &eneralmente prosi&ue a éste 5espués del Temple, los aceros suelen %uedar demasiados duros y frá&iles para los usos a los cuales están destinados o anterior se puede corre&ir con el proceso de Revenido, %ue disminuye la dure(a y la fra&ilidad e/cesiva, sin perder demasiada tenacidad Es posible obtener una dispersi#n e/cepcionalmente na de 6e7C 1conocida como martensita revenida2 si primero se templa la austenita para producir martensita, y después se reali(a el revenido 5urante el revenido, se forma una me(cla "ntima de ferrita y cementita a partir de la martensita El tratamiento de revenido controla las propiedades f"sicas del acero 18er 6i&ura $o 32
Este tratamiento térmico consiste en calentar el acero, 1después de 0aberle reali(ado un Temple o un $ormali(ado2 a una temperatura inferior al punto cr"tico 1o temperatura de recristali(aci#n2, se&uido de un enfriamiento controlado %ue puede ser rápido cuando se pretende resultados altos en tenacidad, o lentos, cuando se pretende reducir al má/imo las tensiones térmicas %ue pueden &enerar deformaciones 9Es muy importante aclarar %ue con la reali(aci#n del proceso de Revenido no se eliminan los efectos del Temple, solo se modican, ya %ue se consi&ue disminuir la dure(a y tensiones internas para lo&rar de ésta manera aumentar la tenacidad:
#ia&rama TTT (Tiempo'Temperatura'Trans!ormacin) (*) Este tipo de dia&rama muestra c#mo la velocidad de enfriamiento afecta la transformaci#n de Austenita en varias fases posibles, las cuales pueden ser* 6ormas alternativas de 6errita y Cementita, Martensita El tiempo se presenta lo&ar"tmicamente a lo lar&o del e!e 0ori(ontal y la temperatura en el e!e vertical En la &ura se puede apreciar un dia&rama TTT de un acero ;7;< %ue es uno de los %ue se traba!o durante la practica
+i&ura * dia&rama TTT ACERO ,-,. (-)
#ure/a -01 #efnicin de #ure/a a 5ure(a es la capacidad de una sustancia s#lida para resistir deformaci#n o abrasi#n de su supercie Está relacionada con la solide(, la durabilidad y la resistencia de sustancias s#lidas, y, en sentido amplio, éste término suele e/tenderse para incluir todas estas propiedades 'e aplican varias interpretaciones al término en funci#n de su uso en Metalur&ia e In&enier"a, la dure(a se determina presionando una bolita o un cono de material duro 1impactadores2 sobre la supercie estudiada y midiendo el tama=o de la indentaci#n resultante os metales duros se indentan menos %ue los blandos Este método para establecer la dure(a de una supercie metálica se conoce como prueba de >rinell, en 0onor al in&eniero sueco ?o0ann >rinell, %ue invent# la má%uina de >rinell para medidas de dure(a de metales y aleaciones Tipos de Ensayos de 5ure(a
Cuando se reali(a un ensayo de dure(a, lo %ue se busca medir es la resistencia de la supercie de un material a la penetraci#n de un ob!eto duro 'e 0an desarrollado varias pruebas de este tipo, pero las más comunes son la Roc@ell y la >rinell En el ensayo de dure(a >rinell, una esfera de acero duro, se oprime sobre la supercie del material, lue&o se mide el diámetro de la penetraci#n y posteriormente se calcula el n4mero de dure(a 1B>2 utili(ando la si&uiente formula*
#onde2 6 Car&a aplicada 1D&2 5 5iámetro del penetrador 1mm2 5i 5iámetro de la impresi#n o indentaci#n 1mm2
EN"A3O ROC45E66 El ensayo de dure(a Roc@ell utili(a una pe%ue=a bola de acero para materiales blandos y un cono de diamante para materiales duros a profundidad de penetraci#n es medida automáticamente por el instrumento utili(ado
EN"A3O" #E MICRO#7RE8A (*) E/isten otros tipos de ensayos de microdure(a, los cuales son el ensayo 8ic@ers y el ensayo Dnoop Estos tipos de ensayos producen penetraciones tan pe%ue=as %ue re%uieren de un microscopio para poder reali(ar su medici#n -ara ensayar materiales muy blandos y elásticos, tales como cauc0os y plásticos no r"&idos, se utili(a el ensayo de dure(a '0ore, el cual mide la resistencia a la penetraci#n elástica os impactadores para este tipo de ensayos de dure(a son de acero de punta c#nica En esta prueba no se presentan deformaciones permanentes
EN"A3O 9OMIN3 (,)
?ominy es un ensayo estándar %ue mide cuantitativamente el endurecimiento de los aceros 6ue adoptado por la American 'ociety for Testin& and Materials 1A'TM2 como Método A. y por la 'ociety of Automotice E&ineers 1'AE2 -ara reali(ar esta prueba se debe tener en cuenta la estandari(aci#n de la probeta de ensayo 18er 6i&ura $o 72 y del dispositivo de temple , con el n de &aranti(ar la repetibilidad del ensayo
6IF)RA 7 dimensiones probeta para ensayo de ?ominy os datos obtenidos de dure(a vs distancia se &racan 18er 6i&ura ;2, teniendo como referencia el e/tremo enfriando por inmersi#n A la curva resultante se le conoce como la curva de endurecimiento ?ominy del acero
6i&ura ; e!emplo de una curva de ?ominy para diferentes aceros
MATERIA6E" METO#O" O ROCE#IMIENTO E:ERIMENTA6
a práctica tiene dos partes fundamentalmente, inicialmente se mide la dure(a de Roc@ell para los aceros 3<; y ;7;< antes de someterlo a los tratamientos térmicos, posteriormente se llevan l os dos aceros 3<; al 0orno , el acero ;7;< es utili(ado para el ensayo de ?ominy, lue&o de reali(ar los tratamientos térmicos respectivos, se vuelve a medir la dure(a para comparar el cambio de la propiedad al término de la reali(aci#n de los tratamientos térmicos utili(ados durante el laboratorio, al nal se %uiere comprobar anali(ando y comparando las propiedades de los materiales estudiados en el laboratorio con los de las tablas de proveedores de aceros %ue en realidad el material anali(ado efectivamente es ese acero y no otro tipo de acero o %ue incluso no lle&ase a ser acero 5urante la parctica se mane!aron dos e%uipos uno para el tratamiento térmico el cual se llama un 0orno eléctrico y un dur#metro %ue a continuaci#n se presentaran los aspectos mas relevantes de estos e%uipos
;ORNO E6$CTRICO )n 0orno eléctrico es un dispositivo %ue se calienta por electricidad, empleado en la industria para fundir metales o cocer cerámica, # cual%uier otro material También se conoce como 0orno electrotérmico El tipo más sencillo de 0orno eléctrico es el 0orno de resistencia 1es el utili(ado en el laboratorio2, en el %ue se &enera calor 0aciendo pasar una corriente eléctrica por un elemento resistivo %ue rodea el 0orno
6i&ura Borno eléctrico utili(ado en la practica
El durmetro es un instrumento desarrollado para determinar la dure(a de materiales Este aparato es distin&uido por su alta e/actitud, amplio ran&o y simplicidad de operaci#n 18er 6i&ura $o G2
6i&ura G dur#metro y sus partes
artes del durmetro visuali(ador* es parte importante del dur#metro, ya %ue en este se esco&e el tipo de ensayo a reali(ar en la práctica Además, indica paso a paso %ue 0acer, la car&a a aplicar y el tipo de identador para cada prueba
>astidor* Es el soporte y estructura de la má%uina 'ostiene al tornillo principal, además sostiene los diferentes pesos necesarios para la reali(aci#n de la prueba
Tornillo* Es un re&ulador de altura %ue en su parte superior posee una mesa s#lida circular en la cual se coloca la probeta a e/aminar Mediante el tornillo se acerca le probeta al identador Identador * Esta parte de la má%uina es la %ue penetra en el material e imprime su 0uella 18er 6i&ura $o H2
6i&ura H tipos de identadores se&4n tipo de ensayo
>iblio&raf"a marco teorico
+ A'DEA$5, 5onal R, 9Ciencia e In&enier"a de los Materiales:, T0omson Editores Mé/ico, 3J 132 + Anderson, ?C y otros, 9Ciencia de los Materiales:, imusa Editores, Mé/ico, 3J 1.2
+ 6lim, RA, y otro, 9Materiales de In&enier"a y sus Aplicaciones:, Mc Fra Bill, Mé/ico, 3H 1;2 + >udins@y, D y otro, 9En&ineerin& Materials:, -rentice K Ball, )'A, 3 +0ttp*LL&oo&lecomcoLurl satNrct!N%NesrcsNsourceebNcd3;Nvedyn!7.C(6d'sDAL172