Tractaments tèrmics dels acers

Classificació dels tractaments

Tractaments tèrmics

El diagrama Fe-C representa la transformació de l'austenita quan els refredaments són lents o d'equilibri

Els productes finals de la transformació de l'austenita en els acers són la ferrita, la cementita i la perlita

Quan realitzem tractaments tèrmics als acers a velocitats diferents de les d'equilibri no farem servir el Diagrama Fe-C sinó els Diagrames TTT (temps, temperatura i transformació)

Cada tipus d'acer té el seu corresponent Diagrama TTT

Els diagrames TTT representen com es transforma l'austenita en un refredament isotèrmic. Mostra els seus constituents i les seves propietats mecàniques (duresa o resistència a la tracció)

El tremp

La velocitat V1 de refredament que aconsegueix martensita a tota la secció s'anomena velocitat crítica de tremp

La trempabilitat és la capacitat que té un acer per realitzar la transformació martensítica a tota la secció de la peça

Variació de la velocitat crítica de tremp

Exemples

- a major % de Mn més trempabilitat

- a major % de C més trempabilitat

Tipus de tremps

Tremp normal d'austenització completa

S'aplica als acers hipoeutectoides (acers amb menys del 0,89%C). S'escalfa l'acer uns 50º per sobre de la temperatura A3, es manté a aquesta temperatura el temps necessari segons la mida de la peça i després es refreda en el medi adequat, de manera que la velocitat de refredament sigui superior a la crítica. L'únic constituent final de l'acer final serà la martensita, si el tremp és perfecte.

Tremp normal d'austenització incompleta

S'aplica als acers hipereutectoides (acers amb més del 0,89%C). S'escalfa l'acer uns 50º per sobre de la temperatura A1, perquè es transformi únicament la perlita en austenita, després es refreda ràpidament a una velocitat superior a la crítica perquè l'austenita formada es transformi en martensita que junt amb la cementita sense transformar quedi com a constituent de l'acer

Tremp interromput en aigua i en oli

S'utilitza per a trempar eines de forma complicada. És un tremp normal amb la diferència que el refredament té lloc, primer en aigua per a poder superar la velocitat crítica i després en oli mentre té lloc la transformació de l'austenita en martensita

Tremp interromput en aigua i aire

És una variant de l'anterior. Consisteix en interrompre el refredament de la peça en aigua, traient-la a l'aire quan la temperatura de la peça ha baixat fins a uns 250ºC. Amb això s'igualen les temperatures en diferents zones i s'eviten deformacions i esquerdes. S'utilitza pel tremp de llimes.

Austempering

És un tractament isotèrmic i en ell té lloc la transformació de l'austenita en bainita. És tracta d'escalfar l'acer a una temperatura superior a la crítica A3 i després refredar-lo bruscament fins a una temperatura que oscil·la entre 250º i 550ºC.

Perquè l'estructura sigui totalment bainítica el refredament ha de ser ràpid ja que, ja que sinó part de l'austenita es transformaria en perlita.

Martempering

És un tractament isotèrmic. S'escalfa l'acer per sobre de la temperatura crítica A3 i després es refreda en un bany de sals a una velocitat superior a la crítica fins a una temperatura entre 200ºC i 300ºC. Es manté la peça en el bany fins a igualar la temperatura de tota la massa, després es treu i es refreda a l'aire, donant-li després un reveniment. El constituent final és martensita revinguda.

Martempering

La funció d'aquest tractament és evitar deformacions i tensions. S'aplica a peces no molt grans, com ara engranatges i pistes de coixinets de boles.

Tremp oxiacetilènic

És tracta de trempar només la zona superficial de l'acer, escalfant-la a una temperatura superior a la crítica A3 amb una flama oxiacetilènica i refredant després la zona a una velocitat superior a la crítica, normalment amb raig d'aigua, encara que algunes vegades el refredament és per corrent d'aire o introduint la peça en un dipòsit d'aigua o oli. S'aplica als acers de 0,30 a 0,60% de C

Tremp per inducció

És molt semblant a l'anterior però en lloc d'escalfar la zona de la peça amb flama, en aquest s'escalfa amb corrents d'alta freqüència. La temperatura arriba a passar els 1000ºC en pocs segons. Les corrents d'alta freqüència són portades a una bobina de dos o tres espires i de forma adequada a les peces que s'han de trempar. El refredament sol ser per aigua i és molt brusc.

Forns

Els forns utilitzats en la pràctica del tremp i altres tractaments tèrmics són de molt diferent forma, mides i sistemes de calefacció. En general han de reunir les següents condicions:

a) La temperatura s'ha de poder elevar de manera regular i arribar fàcilment a les temperatures necessàries

b) La regulació de les temperatures ha de ser fàcil i el més exacta possible i a poder ser automàtica

c) La temperatura a l'interior del forn ha de ser uniforme i no s'han d'admetre diferències de més de 20ºC

d) Han de tenir suficient inèrcia calorífica perquè no baixi la temperatura massa al introduir les peces

e) Han d'estar a ser possible, condicionats per a utilitzar atmosferes controlades (barreja de gasos)

Forns de cambra oberta

Són els més corrents però s'utilitzen molt poc ja que són de poca precisió en la regulació de la temperatura i tenen l'inconvenient de que les peces estan en contacte amb les flames i els gasos de combustió, cosa que provoca oxidacions i descarburacions d'importància.

Forns de mufla

S'utilitzen força ja que en aquest tipus de forns les peces queden aïllades de les flames i dels gasos de combustió

Forns elèctric

Els forns elèctrics són els més utilitzats per les seves prestacions, n'hi ha de molts tipus, mides i característiques. El nucli del forn com en els altres tipus està recobert de ceràmica.

Forns banys sals

Tenen les resistències o electrodes submergits pels quals passa el corrent elèctric i produeix l'escalfor requerida.

Banys de refredament

Consisteixen en un dipòsit que conté el medi de refredament adequat al tractament destinat (oli, aigua, etc). S'ha de tenir en compte que la capacitat del dipòsit sigui suficient perquè l'elevació de temperatura que tingui lloc no perjudiqui el refredament previst

Factors que influeixen en el tremp

Els factors que més influeixen en el tremp són:

- la mida de les peces

- la seva composició

- la mida del gra

- i el medi de refredament utilitzat

Influència de la mida de les peces

En perfils petits hi haurà poca diferència de temperatura entre la perifèria i l'interior de les peces, però si es tracta de peces gruixudes o de gran diàmetre les temperatures interiors i exteriors seran molt diferents i per tant hi haurà resultats diferents