Recocido isotérmico

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Tratamientos térmicos de los aceros:

Son Tratamientos térmicos que modifican las propiedades del acero al producir Cambios estructurales y en algunos casos con cambios de composición química.

En General se requiere:

-Uno De los componentes presenta distintos estados alotrópicos, que tienen distinta Solubilidad con los aleantes.

-EL Material a sido sometido a un proceso de deformación en frío que da lugar a Deformación de los granos cristalinos.

Los Tratamiento térmicos permiten:

-Ablandar O endurecer

-Eliminar Tensiones

-Eliminar Heterogeneidades

-Etc.

                                                                                              Recocidos                                                                                                           Normalizado

                                                        *Trat. Térmicos Clásicos:
Temple y revenidos

Tratamientos Térmicos sin cambios    *Trat. Isotérmicos:         

Martempering

de Composición química.                                                                  Austempering

                                                                                              Patent

                                                                                              Recocido Isotérmico

                                                        *Temple Superficial:                  A la llama

                                                                                              Por Inducción

Tratamientos Térmicos con cambios             Cementación

de Composición química                    Cianuración

                                                        Carbonitruracion

                                                        Nitruración

                                                        Solidificación

Tratamientos térmicos clásicos:

         Etapas:

-Calentamiento

-Permanencia

-Enfriamiento

Las Dos primeras etapas son similares y difieren en el enfriamiento.

• Calentamiento:

  
  

◦Piezas Sencillas, delgadas, chicas:

▪Se Pueden introducir directamente al horno a temperatura de 750° a 850°.

◦Piezas Complejas, gruesas, grandes:

▪Se Introducen en el horno a temperatura de aproximadamente 350°C.

▪Se Calienta lentamente buscando que a dos puntos hacia el centro distanciados 25mm No difieran en mas de 20°C.

▪Regla Practica:

Se calienta a razón de ½ hora a 1 hora por cada

25mm de espesor. TA-TB<20°C

Problemas:

                   Distintas zonas con distintas Temperaturas (periferia distinta del núcleo)

                   Da lugar a distintas Dilataciones → Genera tensiones las cuales dan lugar a la posibilidad de hallar grietas, Fisuras, deformaciones, etc.

• Permanencia:
  

Se Busca:     - Temperatura homogénea en toda La pieza

                   - Austenita homogénea.

Regla Practica:      Calentamiento                         Permanencia

                            ½ hora por c/25mm        -        1h Por c/25mm

                            1 hora por c/25mm         -        ½ Hora por c/25mm

1- Superada la temperatura de AC3, aparecen granos de Austenita de tamaño pequeño aparentemente homogéneos (tienen distintos porcentajes de carbono)

2- Con permanencia a esa Temperatura por difusión la Austenita se hace homogénea

3- El exceso de tiempo de Permanencia da lugar a un aumento del tamaño de grano

4- Como la velocidad de difusión Es función de la temperatura se podría aumentar la temperatura, pero el Crecimiento del tamaño de grano es mas rápido y difícil de controlar para tener Un crecimiento de grano excesivo, por esto se prefiere trabajar a menor Temperatura y permanecer mayor tiempo.

5- Si la temperatura excede los 1200°C se dice que el acero se ha quemado:

         Los granos crecen y se ven rodeados de Una delgada película de oxido que:

-Disminuye La cohesión de los granos

-No Permite recristalizar los granos

Esto Da lugar a un acero de bajas propiedades mecánicas, de grano grande, que no es Adecuado para piezas de máquinas (el acero no es recuperable, debe volver a Fundirse). Con calentamiento y enfriamiento se puede modificar el tamaño de Grano.

• Enfriamiento:
  

▪Lento: en general a horno cerrado con Velocidades de enfriamiento 1°C/min (Recocidos) Estructura de grano grande Homogénea y de bajas propiedades mecánicas

▪Rápidos: En general enfriamiento al Aire aproximadamente 10°C/min (Normalizado)
Estructura de grano fino con buenas propiedades mecánicas.

▪Muy Rápido: En General enfriamiento en agua o aceite con velocidades de hasta 300°C/seg (Temple)
Estructura nueva: Martensita que tiene elevada resistencia, dureza y tensiones.
Requiere un tratamiento complementario para aliviar tensiones (revenido)

Recocidos:

1- R. De Regeneración

Recocido de Austenización                
2- R. De Difusión

         completa

         Recocidos Sub Críticos                      
3- R. De Ablandamiento y eliminación de                                                                       tensiones

4- R. De recristalización

5- R. De globalización

         Recocido de Austenización                
6- R. De globulización Total

         incompleta

Recocido de regeneración:

         Se aplica a los aceros hipoeutectoides Y consiste en calentar de 20 a 40°C por encima de la línea crítica superior AC3, permaneciendo un tiempo para asegurar la total austenizacion y luego se Procede a enfrían muy lentamente a horno cerrado.

         Se obtiene una estructura de grano Grande, blanda, de bajas propiedades mecánicas, que si facilita el mecanizado No se usa para la fabricación directa de piezas, requiriendo un tratamiento Complementario para afinar el tamaño de grano.

Recocido de difusión:

         Se aplica a todos los aceros para Corregir heterogeneidades de colada que se pueden deber a:

-La Forma de la pieza

-La Composición química

-las Condiciones de enfriamiento

Consiste En calentar de 950 a 1100°C permaneciendo un tiempo no inferior a las 20hs con Lo cual se asegura la total distribución de los componentes.

Se da Lugar a una estructura de grano grade, de bajas propiedades mecánicas, que no Permite su uso directo en piezas de máquina, requiriendo un tratamiento Posterior para afinar el tamaño de grano.

Recocido subcrítico:

         El calentamiento se realiza por debajo De la temperatura crítica inferior AC1 ( t<720°C), no teniendo tanta Importancia como en los anteriores la velocidad de enfriamiento, pudiendo Enfriarse al aire sin que se endurezca.

Recocido de ablandamiento o eliminación de Tensiones:

         Se aplica a los aceros hipoeutectoides Y puede reemplazar al recocido de regeneración, en particular cuando no se Desea un ablandamiento excesivo del material para efectuar el tratamiento Posterior.

         Se calienta de 450 a 600°C, dependiendo La permanencia con el resultado que se quiere lograr.

Existe Una condición de temperatura y tiempo para la cual se consigue  una disminución de dureza y resistencia Mecánica, manteniendo el tamaño de grano. A partir de esa condición de tiempo y Temperatura se comienza a aumentar el tamaño de grano.

El Proceso es rápido y económico, no suele dar las menores durezas, pero en muchos Casos son suficientes para poder mecanizar con comodidad el material.

Recocido de recristalización o contra acritud.

         Se aplica a los aceros de poco carbono (menos de 0,4% C) que están siendo estirados o sometidos a trabajos de Deformación, para aumentar la ductibilidad.

         Consiste en calentar de 550 a 650°C, Con lo cual los cristales deformados por un reordenamiento de los bordes de Grano aparecen nuevos cristales equiaxiales, mas dúctiles que los anteriores, Que permiten continuar deformando.

Acero De bajo carbono                                         Granos Alargados y deformados

         C<0,4%                                             

                                                                           No Permiten continuar deformando

*La Baja cohesión entre granos genera grietas si se sigue deformando.

Temperatura 550 a 650°C

Reordenamiento desde Los bordes de granos

Nuevos granos Equiaxiales

Dúctiles: que permiten Continuar deformando

Si el Tratamiento es incompleto pueden quedar zonas de granos deformados, por tiempo O temperatura insuficientes. A estas zonas se las denomina “maclas”

Recocido de Globulización:

         Se aplica a los aceros Hipereutectoides, cuando se desea destruir la estructura reticular de la Cementita, causa principal de la fragilidad de estos aceros.

Consiste En calentar a 700°C, permaneciendo para asegurar la globulización de la Cementita de los bordes de grano. La estructura final es grano de perlita con Módulos o glóbulos de CFe3.

El Objetivo es disminuir la fragilidad de este tipo de acero.

Recocido de globulizacón total:

         Se aplica a los aceros Hipereutéctoides, es básicamente un recocido de globulización total, es decir, Se globuliza:

-La Cementita de la red

-La Cementita de la perlita

         Obteniéndose como estructura final un Fondo de granos de ferrita y una gran cantidad de módulos o glóbulos de Cementita. El acero resulta con menor dureza, aproximadamente 180 Brinell.

EL proceso consiste en calentar a 740°C y Permanecer el tiempo suficiente para globulizar la cementita de red y también De las laminas de la perlita (gráfico 1)

Cuando El acero contiene otros elementos de aleación capaces de formar carburos, que Pueden ser difíciles de globulizar, se emplea un recocido oscilante (gráfico 2)

Normalizado:

Es Similar al recocido de regeneración en sus dos primeras etapas (Calentamiento y Permanencia) pero el enfriamiento se hace al aire quieto y calmo, obteniendo Una estructura de grano fino. La estructura obtenida se considera normal para Composición y representa en cierto modo el mejor compromiso de solución para Las variables antagónicas de un acero, es decir, representa las mejores Propiedades conjuntas de dureza, resistencia y plasticidades del acero.

Temple:

Primeramente Analizaremos los cambios que produce el aumento de la velocidad de Enfriamiento.

El Aumento de la velocidad de enfriamiento produce un descenso de las lineas Criticas y generando un movimiento del punto eutectoide, dando lugar:

         Con V<V critica de temple:

                            Fe                         Fe      0,00% C

         Austenita     %C                                                     Perlita

                                                        CFe3 En láminas

Al Aumentar la velocidad de enfriamiento:

-Se Produce la transformación de Fe  → Fe

-Se Segrega el carbono

-Forma Láminas de CFe3, pero a mayor velocidad son mas finas y en mayor cantidad.

Con V>V critica de temple:

                            Fe                         Fe    

         Austenita     %C                                                    Soluciones solidas Fe                                                                                                   sobresaturada En Carbono

                                      Se inhibe               C

                                      la Segregación

                                      del Carbono                             Nueva Estructura

                                                                                     MARTENSITA

-Muy Dura, aprox. 68HRc

-Resistencia 170 a 250 kg/mm2

-Elevadas Tensiones

-Elevada Fragilidad

-Cristalizan En el sistema tetragonal

Temple:

         Consiste en calentar los aceros

hipoeutectoides A 50°C encima de la

línea Crítica superior AC3 y los

hipereutecotides A 770°C, permaneciendo

un Tiempo para obtener Austenita en el 1er

caso, Y Austenita con Cementita globular

en el 2do caso, procediendo a enfriar

suficientemente Rápido para superar

la Velocidad crítica del temple del acero,

que es Aquella para la cual se inhibe la

segregación Del carbono dando lugar

a la Aparición de una nueva estructura

denominada Martensita, que la podemos

definir Como una solución sólida de Fe

sobre Saturada en Carbono. La estructura

final Es en el 1er caso 100% de Martensita,

y Martensita con Cementita globular en el

2do Caso.

La Martensita: - Muy dura, aprox. 68 Hrc

-Muy Alta resistencia: 170 a 250 kp/mm2

-Elevada Fragilidad y tensiones

-Cristaliza En el sistema tetragonal

-Aspecto Acicular, forma de agujas en Zig-Zag

Dureza máxima del temple:

La Dureza máxima es función del contenido de Carbono (no depende de los aleantes)

Aceros Con C<0,3%   →  No toman un dureza importante de temple  → Se dice que no Templan

Aceros Con C<0,3%    → Aceros para templar.

Templabilidad:

         Es la manutenención de la dureza máxima Hacia el interior de la pieza. Depende principalmente de:

-De Los elementos de aleación

-Del Tamaño de grano del acero.

Los Principales aleantes son Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Manganeso (Mn), etc-

         Conclusiones:

·La Dureza máxima de los materiales depende del contenido de carbono

·El Agregado de aleantes disminuye velocidad critica

·Pequeñas Cantidades de aleantes seleccionados adecuadamente logran mejores resultados a La vista de la templabilidad que el elavado % de uno sólo

·Con El agregado de aliante se puede bajar vel. Crítica logrando e incluso pudiendo Templar al aire libre.