Aleaciones metálicas

ALEACIONES METÁLICAS: ESTRUCTURA Y REFORZAMIENTO

MEDIANTE TRATAMIENTO

TÉRMICOINTEGRANTES

DANIEL MIRANDA GUTIÉRREZ

MIGUEL ÁNGEL LÓPEZ SANTAMARÍA

BRENDA MARISOL HERNÁNDEZ

KATIA JIMÉNEZ ANGUIANO

ESTRUCTURA DE LAS ALEACIONES

• LOS ÁTOMOS SON TODOS DEL MISMO TIPO, EXCEPTO POR LA RARA PRESENCIA DE ÁTOMOS DE IMPUREZAS

• UNA ALEACION ESTÁ COMPUESTA POR DOS O MÁS ELEMENTOS QUÍMICOS

1. SOLUCIONES SOLIDAS

2. COMPUESTOS INTERMETALICOS.

SOLUCIONES SOLIDAS

• SOLUCIONES SOLIDAS SUBSTITUCIONALES

1. LOS DOS METALES DEBEN TENER ESTRUCTURAS CRISTALINAS SIMILARES.

2. LA DIFERENCIA DE SUS RADIOS ATÓMICOS DEBE SER MENOR A 15%.

• SOLUCIONES SOLIDAS INTERSTICIALES. 1. EL ÁTOMO SOLVENTE DEBE TENER MÁS DE UNA VALENCIA.

2. EL RADIO ATÓMICO DEL ÁTOMO DE SOLUTO DEBE SER MENOR QUE 59% DEL RADIO ATÓMICO DEL ÁTOMO SOLVENTE.

COMPUESTOS INTERMETALICOS • SON ESTRUCTURAS COMPLEJAS QUE CONSTAN DE DOS METALES EN LOS

QUE LOS ÁTOMOS DE SOLUTO ESTÁN PRESENTES EN CIERTAS PROPORCIONES ENTRE LOS ÁTOMOS SOLVENTES.

SISTEMAS DE DOS FASES

• UNA FASE SE DEFINE COMO UNA PORCIÓN FÍSICAMENTE DISTINTA Y HOMOGÉNEA EN UN MATERIAL

DIAGRAMAS DE FASE

• TAMBIÉN LLAMADO DIAGRAMA DE EQUILIBRIO O CONSTITUCIONAL,

1. EQUILIBRIO: SIGNIFICA QUE UN SISTEMA PERMANECE CONSTANTE POR UN PERIODO INDEFINIDO.

2. LA PALABRA CONSTITUCIONAL INDICA LAS RELACIONES ENTRE LA ESTRUCTURA, LA COMPOSICIÓN Y LA INTEGRACIÓN FÍSICA DE LA ALEACIÓN.

EL SISTEMA HIERRO-CARBONO

• FERRITA.

• CEMENTITA.

• AUSTENITA.

HIERROS FUNDIDOS• EL TÉRMINO HIERRO FUNDIDO REFIERE A UNA FAMILIA DE ALEACIONES

FERROSAS COMPUESTAS POR HIERRO, CARBONO (QUE VA DE 2.11% A CASI 4.5%) Y SILICIO (CASI HASTA 3.5%).

HIERRO FUNDIDO GRIS

CARACTERÍSTICAS

• EN SU ESTRUCTURA, EL GRAFITO EXISTE MAYORMENTE EN LA FORMA DE HOJUELAS

• TIENE UNA DUCTILIDAD DESPRECIABLE

• ES DE BAJA RESISTENCIA A LA TENSIÓN

• DE ALTA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

• LA CAPACIDAD PARA DISIPAR ENERGÍA

• ADECUADO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE ESTRUCTURAS PARA MAQUINARIA

HIERRO DÚCTIL (NODULAR)

• CARACTERÍSTICAS

• DÚCTIL

• RESISTENTE AL IMPACTO

• LA FORMA DE LAS HOJUELAS DE GRAFITO CAMBIA A NÓDULOS (ESFERAS)

HIERRO FUNDIDO BLANCOCARACTERÍSTICAS

• SU ESTRUCTURA ES MUY DURA

• RESISTENTE AL DESGASTE Y FRÁGIL

• PRESENTA GRANDES CANTIDADES DE CARBURO DE HIERRO

• SE OBTIENE MEDIANTE EL ENFRIAMIENTO RÁPIDO DE HIERRO GRIS

• AJUSTANDO LA COMPOSICIÓN AL MANTENER BAJO EL CONTENIDO DE CARBONO Y SILICIO

HIERRO MALEABLE

• CARACTERISTICAS

• SE OBTIENE RECOCIENDO HIERRO FUNDIDO BLANCO EN UNA ATMÓSFERA DE MONÓXIDO DE CARBONO Y BIÓXIDO DE CARBONO, A ENTRE 800 °C Y 900 °C

• DUCTILIDAD

• RESISTENCIA AL IMPACTO

HIERRO DE GRAFITO COMPACTADO

• LAS PROPIEDADES MECÁNICAS Y FÍSICAS DE ESTE HIERRO FUNDIDO SON INTERMEDIAS ENTRE LAS DEL HIERRO FUNDIDO CON GRAFITO EN HOJUELAS Y DEL HIERRO FUNDIDO CON GRAFITO NODULAR.

TRATAMIENTO TÉRMICO DE LAS ALEACIONES FERROSAS• PROCESO POR EL QUE MEDIANTE EL CALOR SE CONSIGUE UN CAMBIO DE

LA ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS METALES, CON EL FIN DE MEJORAR SUS PROPIEDADES MECÁNICAS, ESPECIALMENTE LA DUREZA, LA RESISTENCIA Y LA ELASTICIDAD.

PERLITA

ESTA MODIFICACIÓN EN LA ESTRUCTURA DE LA PERLITA DEPENDE DE LA VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO DE LA PIEZA A TRABAJAR Y DERIVA EN DOS TIPOS:

• PERLITA FINA (ENFRIAMIENTO RÁPIDO)

• PERLITA GRUESA (ENFRIAMIENTO LENTO)

ESFEROIDITA

• ESTA ESTRUCTURA SE PRODUCE CUANDO SE CALIENTA LA PERLITA POR UN DÍA A 700 °C, LA ESTRUCTURA PRODUCIDA TENDRÁ MAYOR TENACIDAD Y MENOR DUREZA QUE LA ESTRUCTURA PERLÍTICA

BAINITA

• SE PUEDE PRODUCIR EN ACEROS CON ELEMENTOS DE ALEACIÓN Y A VELOCIDADES DE ENFRIAMIENTO MAYORES QUE LAS REQUERIDAS PARA LA TRANSFORMACIÓN A PERLITA. DA COMO RESULTADO UNA ESTRUCTURA MÁS FUERTE Y DÚCTIL QUE UN ACERO PERLITICO PERO CON EL MISMO NIVEL DE DUREZA DEL MISMO.

MARTENSITA

• ES UNA ESTRUCTURA PRODUCIDA POR EL ENFRIAMIENTO DE LA AUSTENITA A ALTA VELOCIDAD, TRANSFORMANDO SU ESTRUCTURA DE FCC A BCT. LA MARTENSITA ES MUY DURA, FRÁGIL Y NO TIENE TENACIDAD.

AUSTENITA RETENIDA

• SI LA TEMPERATURA A LA QUE SE ENFRÍA LA ALEACIÓN NO ES LO SUFICIENTEMENTE BAJA, SÓLO UNA PORCIÓN DE LA ESTRUCTURA SE TRANSFORMA EN MARTENSITA. EL RESTO ES AUSTENITA RETENIDA, Y PUEDE OCASIONAR INESTABILIDAD DIMENSIONAL Y AGRIETAMIENTO, ADEMÁS DE REDUCIR LA DUREZA Y RESISTENCIA DE LA ALEACIÓN.

MARTENSITA REVENIDA.

• ES UN TIPO DE MARTENSITA QUE PASA POR UN PROCESO DE CALENTADO (150-650°C) REDUCIENDO SU DUREZA Y SE MEJORA LA TENACIDAD.

TEMPLABILIDAD DE LAS ALEACIONES FERROSAS

Ensayo de Jominy

MEDIOS DE TEMPLE

• AGUA.

• SALMUERA (AGUA SALADA).

• ACEITE.

• AIRE.

• ENFRIADORES POLIMÉRICOS.

ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIÓN

Tratamientos para aleaciones no ferrosas y aceros inoxidables

MICROESTRUCTURAS DURANTE EL PROCESO DE ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO

ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL

• CARBURIZADO.

• CARBONITRURADO.

• CIANURADO.

• NITRURADO.

• BORURADO.

ENDURECIMIENTO A LA FLAMA.

ENDURECIMIENTO POR INDUCCIÓN.

RECOCIDO

Procesos de tratamiento térmico para endurecimiento superficial

Carburizado

Carbonitrurado

Cianurado

Nitrurado

Borurado

Endurecimiento a la flama

Endurecimientopor inducción

PROCESO DE RECOCIDO

1. CALENTAMIENTO DE LA PIEZA DE TRABAJO HASTA UN INTERVALO ESPECÍFICO DE TEMPERATURAS EN UN HORNO.

2. MANTENIMIENTO DE LA PIEZA A ESA TEMPERATURA POR CIERTO PERIODO (EMPAPE).

3. ENFRIAMIENTO EN AIRE O EN UN HORNO.

TIPOS DE RECOCIDO:

• RECOCIDO TOTAL

• RECOCIDO DE PROCESO

• RECOCIDO PARA RELEVADO DE ESFUERZOS

• REVENIDO

• BAINITIZADO

• TEMPLE INTERRUMPIDO (MARTEMPLADO).

• AUSFORMADO

RECOCIDO TOTAL

RECOCIDO DE PROCESO

• DURANTE EL RECOCIDO DE PROCESO, LA PIEZA DE TRABAJO SE RECOCE PARA RESTAURAR SU DUCTILIDAD, PARTE DE O TODA, LA CUAL PUEDE HABERSE AGOTADO MEDIANTE EL ENDURECIMIENTO POR TRABAJO DURANTE EL TRABAJADO EN FRÍO. DESPUÉS, LA PARTE SE PUEDE TRABAJAR ADICIONALMENTE HASTA OBTENER LA FORMA DESEADA. SI LA TEMPERATURA ES ALTA O EL TIEMPO DE RECOCIDO ES LARGO, PUEDE PRODUCIR EL CRECIMIENTO DEL GRANO, CON EFECTOS ADVERSOS SOBRE LA FORMABILIDAD DE LAS PARTES RECOCIDAS.

RECOCIDO PARA RELEVADO DE ESFUERZOS

EN GENERAL, PARA REDUCIR O ELIMINAR LOS ESFUERZOS RESIDUALES, LA PIEZA DE TRABAJO SE SOMETE A RECOCIDO PARA RELEVADO DE ESFUERZOS. LA TEMPERATURA Y EL TIEMPO REQUERIDO PARA ESTE PROCESO DEPENDEN DEL MATERIAL Y DE LA MAGNITUD DE LOS ESFUERZOS RESIDUALES PRESENTES

REVENIDO

Si los aceros se endurecen mediante tratamiento térmico, entonces se utiliza el revenido para reducir la fragilidad y los esfuerzos residuales y aumentar la ductilidad y la tenacidad. El término revenido también se utiliza para los vidrios

• BAINITIZADO

EN EL BAINITIZADO, TAMBIÉN CONOCIDO COMO AUSTEMPERIZADO, EL ACERO CALENTADO SE ENFRÍA CON RAPIDEZ DESDE LA TEMPERATURA DE AUSTENIZACIÓN PARA EVITAR LA FORMACIÓN DE FERRITA O DE PERLITA.

• TEMPLE INTERRUMPIDO (MARTEMPLADO).

EN EL TEMPLE INTERRUMPIDO, PRIMERO SE TEMPLA EL ACERO O EL HIERRO FUNDIDO DESDE LA TEMPERATURA DE AUSTENIZACIÓN EN UN MEDIO FLUIDO CALIENTE, COMO ACEITE CALIENTE O SAL FUNDIDA. DESPUÉS, SE MANTIENE A ESA TEMPERATURA HASTA QUE ES UNIFORME EN TODA LA PARTE; LUEGO SE ENFRÍA A VELOCIDAD MODERADA, COMO EN AIRE, PARA EVITAR GRADIENTES EXCESIVOS DE TEMPERATURA DENTRO DE LA PARTE

• AUSFORMADO

EN EL AUSFORMADO, EL ACERO SE ADAPTA A LAS FORMAS DESEADAS DENTRO DE INTERVALOS CONTROLADOS DE TEMPERATURA Y TIEMPO PARA EVITAR LA FORMACIÓN DE PRODUCTOS DE TRANSFORMACIÓN NO MARTENSÍTICA. DESPUÉS SE ENFRÍA LA PARTE A DIVERSAS VELOCIDADES PARA OBTENER LAS MICROESTRUCTURAS DESEADAS. LAS PARTES AUSFORMADAS TIENEN PROPIEDADES MECÁNICAS SUPERIORES.

HORNOS Y EQUIPO PARA TRATAMIENTO TÉRMICO

Tipos de Hornos

Hornos por lotes

Hornos Continuos

Hornos por lotes

Horno de Caja Horno de Fosa

Horno tipo campana

Horno de elevador

HORNOS CONTINUOS

HORNO DE BAÑO DE SALES

DEBIDO A SUS ALTAS VELOCIDADES DE CALENTAMIENTO Y MEJOR CONTROL DE LA UNIFORMIDAD DE LA TEMPERATURA, LOS BAÑOS DE SALES SE UTILIZAN COMÚNMENTE EN DIVERSAS OPERACIONES DE TRATAMIENTO TÉRMICO, EN PARTICULAR PARA TIRAS Y ALAMBRES NO FERROSOS.

LECHO FLUIDIZADO

EN UNA CÁMARA SE CALIENTAN Y SUSPENDEN PARTÍCULAS SÓLIDAS SECAS, FINAS Y SUELTAS MEDIANTE UN FLUJO HACIA ARRIBA DE GAS CALIENTE A DIFERENTES VELOCIDADES. LAS PARTES A TRATAR TÉRMICAMENTE SE COLOCAN ENTONCES DENTRO DE LAS PARTÍCULAS FLOTANTES, DE AHÍ EL TÉRMINO DE LECHO FLUIDIZADO.

• CALENTAMIENTO POR INDUCCION.

EN ESTE MÉTODO, LA PARTE SE CALIENTA CON RAPIDEZ MEDIANTE UN CAMPO ELECTROMAGNÉTICO GENERADO POR UN DEVANADO DE INDUCCION QUE CONDUCE UNA CORRIENTE ALTERNA, LA CUAL INDUCE CORRIENTES DE EDDY EN LA PARTE

• ATMOSFERA DE LOS HORNOS.

LA ATMÓSFERA DE LOS HORNOS SE PUEDE CONTROLAR PARA EVITAR LA OXIDACIÓN, DESLUSTRADO Y DESCARBURIZACIÓN DE ALEACIONES FERROSAS CALENTADAS A TEMPERATURAS ELEVADAS.