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UNIDAD II
TRATAMIENTOTERMICO DEL ACERO
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¿Qué son?
Acción de la energía térmica para producir cambios estructurales (micro estructura).
¿Para qué sirven?
Con estos tratamientos se consigue:
Una estructura de menor dureza o meor ma!uinabilidad.
"liminar la acritud (aumento de dureza # resistencia a la de$ormación cuando el acero %a
sido tratado mec&nicamente en $río).
"liminar tensiones de cual!uier origen' !ue pueden ser la causa de de$ormacionesdespués del ma!uinado' o producir roturas en sericio.
"liminar las tensiones internas' originadas por de$ormación de la red atómica' las cuales
elean la dureza # aumentan la $ragilidad.
Una estructura m&s %omogénea.
&*ima dureza # resistencia.
eorar la resistencia a los agentes !uímicos.
+ariar alguna de las características $ísicas.
"l tratamiento térmico es una operación o combinación de operaciones !ue comprenden el
calentamiento o en$riamiento del metal' con el $in de meorar algunas propiedades $ísica' en
relación con la condición original del material. ,os propósitos generales del tratamiento térmico
son la eliminación de tensiones internas' %omogeneización de las estructuras de moldeo' tama-o
de grano' cambio de estructura' incrementar la tenacidad o producir una super$icie dura con un
interior dctil.
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/odos los procesos b&sicos de tratamiento térmico del acero inclu#en la trans$ormación o
descomposición de la austenita. 0ara realizar el tratamiento térmico tenemos !ue calentar la
muestra de acero %asta una temperatura por encima de la temperatura crítica superior para $ormar
austenita. Normalmente la elocidad de en$riamiento en un mismo tratamiento no in$lu#e
demasiado en las propiedades $inales del acero' siempre !ue se %aga razonablemente lento.
0ara conocer a !ue temperatura debe elearse el metal para !ue se reciba un tratamiento
térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de $ases como el de %ierro 1 %ierro 1
carbono. "n este tipo de diagramas se especi$ican las temperaturas en las !ue suceden los
cambios de $ase (cambios de estructura cristalina)' dependiendo de los materiales diluidos.
2.2 CLASIFICACIN DE LOS TRATAMIENTOS T!RMICOS
,os tratamientos térmicos pueden diidirse en dos grandes grupos:
".# Tra$a%ien$os sin &a%'io (e &o%)osi&i*n' es decir' a!uellos en cu#o tratamiento no aríanlos componentes.
2.# Tra$a%ien$os &on &a%'io (e &o%)osi&i*n' los !ue a-aden nueos elementos a sus propios
componentes o cambian la proporción de los e*istentes. De a!uí !ue se llamen con m&spropiedad Tra$a%ien$os Ter%oqu+%i&os.
FASES EN TODO TRATAMIENTO T!RMICO
"n todo tratamiento térmico se distinguen tres $ases:
2.3 Calentamiento %asta la temperatura adecuada.4.3 antenimiento a esa temperatura %asta obtener uni$ormidad térmica.5.3 "n$riamiento a la elocidad adecuada.
De acuerdo con las ariantes de estas $ases se obtienen los distintos tratamientos."*plicación de cada una de estas $ases:
Fase "., 6i en esta $ase se llega a la temperatura de trans$ormación superior' toda laestructura se conierte en austenita.
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6i el calentamiento es su$icientemente lento' la trans$ormación se logra a las temperaturas!ue aparecen en la $igura siguiente.
6i el calentamiento se %ace a distintas elocidades' la trans$ormación empieza # terminatanto m&s tarde cuanto ma#or se la elocidad' an para el mismo acero.
Fase 2., "sta $ase tiene por obeto lograr el e!uilibrio entre la temperatura del centro # laperi$eria # con ello la %omogeneización de la estructura. Deber& ser tanto m&s larga cuanto m&sr&pido %a#a sido el calentamiento.
Fase -., "s la $ase decisia en la ma#oría de los tratamientos. 0ara lograr el constitu#entedeseado %a# !ue partir de la estructura austenítica' si !ueremos !ue %a#a trans$ormación.
6i el en$riamiento es lento' la temperatura de trans$ormación # los constitu#entes obtenidosson los !ue aparecen en la $igura anterior' segn la composición del acero.
6i el en$riamiento se %ace a distintas elocidades' el comienzo # el $inal de trans$ormaciónes distinto' # las estructuras resultantes ser&n distintas an para el mismo acero.
6i esta tercera $ase se %ace escalonadamente' es decir' en$riando r&pidamente %asta unacierta temperatura # luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo su$iciente'se comprueba !ue también se logra la trans$ormación. 6e dice de estas trans$ormaciones !ue sona temperatura constante o isotérmica. ,as trans$ormaciones isotérmicas tienen la entaa' sobrelas logradas en el en$riamiento contínuo' de !ue la estructura resulta mu# %omogénea' mientras
!ue en el en$riamiento contínuo pueden resultar arios tipos de cristales. Uniendo los puntos deprincipio de trans$ormación resulta una cura característica para cada acero. A la iz!uierda o porencima de ella' todo est& en $orma austenita.
Uniendo los puntos $inales de trans$ormación se obtiene otra cura' detr&s de la cual odebao de ella toda la masa estar& trans$ormada. "stas se llaman de las 7eses7 por su $ormacaracterística' # al diagrama se le llama de las /// (trans$ormación' /iempo' /emperatura).
,as temperaturas s # $ son mu# importantes # representan el principio # el $inal de latrans$ormación en martensita.
Con estas curas resulta $&cil comprender los e$ectos de los tratamientos térmicos. +ariandolas $ases se pueden ariar los resultados.
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,os principales tratamientos térmicos !ue es aplican a una muestra de acero son: recocido
total, recocido de esferoidización, recocido para eliminación de esfuerzos,
recocido de proceso, normalización y templado.
,os tratamientos térmicos %an ad!uirido gran importancia en la industria en general' #a !ue
con las constantes innoaciones se an re!uiriendo metales con ma#ores resistencias tanto al
desgaste como a la tensión.
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RECOCIDO PARA LA ELIMINACIN DE ESFER/OS
"ste proceso se utiliza para eliminar es$uerzos residuales debidos a un $uerte ma!uinado u
otros procesos de trabao en $río. "ste recocido' también denominado subcrítico' se llea a cabo a
temperaturas por debao de la línea crítica in$erior A5.
RECOCIDO DE PROCESO
"s un proceso mu# parecido al recocido para eliminar es$uerzos' #a !ue se calienta el acero
a una temperatura por debao de la línea crítica in$erior. ,a utilización de este tipo de tratamiento
se orienta %acia las industrias de l&minas # cable. 6i se aplica después del proceso en $río se
suaiza el acero por medio de la recristalización' para un posterior trabao.
ESFEROIDI/ACIN
"s un proceso por el cual se meora la ma!uinabilidad. "l método !ue suele emplearse es
el mantenimiento durante un tiempo prolongado a una temperatura ligeramente in$erior a la línea
crítica in$erior. "ste tipo de proceso se emplea para obtener una mínima dureza' una m&*ima
ductilidad o una m&*ima ma!uinabilidad en aceros al alto carbono. ,os aceros al bao carbono
(como lo son nuestras muestras) rara ez es$eroidizan por ma!uinado' por!ue en la condición de
es$eroidizados son e*cesiamente suaes.
NORMALI/ADO
"l tratamiento térmico de normalización del acero se llea a cabo al calentar
apro*imadamente a 4>C por encima de la línea de temperatura crítica superior seguida de un
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en$riamiento al aire %asta la temperatura ambiente. "l propósito de la normalización es producir un
acero m&s duro # m&s $uerte !ue con el recocido total' de manera !ue para algunas aplicaciones
éste sea el tratamiento térmico $inal. 6in embargo' la normalización puede utilizarse para meorar
la ma!uinabilidad' modi$icar # re$inar las estructuras dendríticas de piezas de $undición' re$inar el
grano # %omogeneizar la microestructura para meorar la respuesta en las operaciones de
endurecimiento.
2.0 TEMPLADO.
"l proceso consiste en calentar el metal de manera uni$orme a la temperatura correcta
(=>>1?4@C) (er $igura de temperaturas para endurecido de metales) # luego en$riarlo con agua'
aceite' aire o en una c&mara re$rigerada. El endurecimiento produce una estructura granular $ina
!ue aumenta la resistencia a la tracción (tensión) # disminu#e la ductilidad.
"l acero al carbono para %erramientas se puede endurecer al calentarse %asta su
temperatura crítica' apro*imadamente entre los B?> a =5> C. ,o cual se identi$ica cuando el
metal ad!uiere el color roo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con
la $errita' lo !ue produce una estructura de grano $ino llamada austenita. Cuando se en$ría la
austenita de manera brusca con agua' aceite o aire' se trans$orma en martensita' material !ue esmu# duro # $r&gil.
Con este tratamiento:
Aumenta la dureza # resistencia mientras !ue disminu#e la elasticidad.
6e modi$ican las propiedades $ísicas (magnéticas # eléctricas).
6e modi$ican las propiedades !uímicas (los aceros templados resisten meor la
acción de los &cidos).
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MEDIOS DE TEMPLE
,os tres medios m&s utilizados para templar son: agua' aceite # aire' el agua produce
temples m&s r&pidos o seeros' seguido del aceite !ue es m&s e$ectio !ue el aire. "l grado de
agitación de los medios también in$lu#e en la elocidad de en$riamiento' # una ma#or agitación
implica una ma#or elocidad de en$riamiento' lo !ue aumenta la e$ectiidad del temple.
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0ara aceros de alto contenido en carbono' el temple en agua puede resultar demasiado
seero por!ue produce de$ormaciones # grietas. 0ara eitar este incremento se utilizan los
aceites como medio de temple.
Agua. "s un medio r&pido de en$riamiento' se consiguen temples mu# $uertes # se utiliza
para templar aceros al carbono. "s necesaria una cantidad de agua su$iciente para !ue la
temperatura de la misma no suba de los 5>>C. ,as piezas se %an de agitar dentro del
medio acuoso' para eitar la $ormación de una burbua de apor alrededor de la pieza' !ue
actuaría de aislante térmico # retardaría el en$riamiento.
Aceite. ,os aceites' como tienen un calor especí$ico menor !ue el agua # son m&s
iscosos' en$rían m&s lentamente !ue el agua #' por tanto' consiguen temples m&s suaes.6e emplean para aceros aleados. /ambién es coneniente agitar para eitar la $ormación de
apor.
"l temple al aire de los aceros al carbono prooca una micro estructura casi totalmente
perlítica.
TIPOS DE TEMPLES
6e clasi$ican en:
Temple continuo de austenización completa. 6e aplica a los aceros %ipoeutectoides. 6e
calienta el material @>>C por encima de la linea crítica superior' # se en$ría en el medio m&s
adecuado. "l principal componente estructural es la martensita.
Temple continuo de austenización incompleta. 6e aplica a los aceros %ipereutectoides.
6e calienta el material @>>C por encima de la linea crítica superior' entonces' la perlita se
trans$orma en austenita !uedando intacta la cementita. 6e en$ría a elocidad # la estructura
resultante ser& mi*ta' a base de martensita # cementita.
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Temple martensítico . 6e calienta el acero a temperatura de austenización' # se mantiene
un tiempo para !ue se trans$orme toda la austenita. 0osteriormente' se en$ría en ba-o de
sales manteniendo la temperatura constante durante un tiempo. "n este período' la
austenita no tiene !ue su$rir ninguna trans$ormación.
Temple austempering. "s similar al anterior' con la nica di$erencia de !ue el tiempo de
permanencia en las sales de en$riamiento debe ser su$icientemente largo para !ue
atraiese las curas # la austenita se trans$orme en bainita.
Temple superficial. Consiste en calentar r&pida # super$icialmente un material' de tal $orma
!ue sólo una capa delgada alcanza la temperatura de trans$ormación austenística
seguidamente se en$ría r&pidamente. De esta $orma' el ncleo de la pieza permanece
inalterable' blando # con buena tenacidad' $rente a la super$icie !ue se trans$orma en dura #
resistente al rozamiento. "l calentamiento se puede realizar mediante soplete o*iacetilénico
o por inducción eléctrica.
2.1 REENIDO
Calentamiento de las piezas después de templadas a una temperatura in$erior a la austenización
para proocar trans$ormaciones de la martensita en $ormas m&s estables' seguido de un
en$riamiento m&s bien r&pido.
Una ez endurecido el acero es mu# !uebradizo o $r&gil lo !ue impide su maneo pues se
rompe con el mínimo golpe. 0ara contrarrestar la $ragilidad se recomienda el temple delacero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple 3.
Con este tratamiento:
Disminu#e la $ragilidad # las tensiones internas de las piezas templadas.
Disminu#e la dureza # aumenta la elasticidad.
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