Tratamientos

TRATAMIENTOS DE FASE SÓLIDAS

1. TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS
Los tratamientos térmicos son un conjunto de calentamientos y enfriamientos controlados de un material, con el objeto de modificar alguna o algunas de sus propiedades. En el acero, la mayoría de los tratamientos térmicos supone un calentamiento hasta temperatura austenítica, seguido de una mantención a dicha temperatura, demanera de lograr una estructura de 100% austenita homogénea y posteriormente de un enfriamiento a la velocidad adecuada para obtener las propiedades que se desea. Los tratamientos térmicos producen una modificación en la estructura granular (o microestructura) del acero y un cambio en las propiedades mecánicas principalmente. Existen varios tipos de tratamientos térmicos, a saber: • Aquellos en quesólo hay modificación de estructura (y propiedades) • Aquellos en que además hay cambio de composición. Para diferenciarlos de los anteriores, se les denomina “tratamientos termoquímicos” La modificación en propiedades, puede corresponder a: - Un endurecimiento del acero (temple; austemperado; normalizado) - Un ablandamiento del acero (recocido de regeneración; recocido de alivio de tensiones;recocido de globulización; revenido) - Un aumento de la tenacidad del acero (temple – revenido; austemperado) - Un aumento de la dureza superficial, manteniendo o aumentando la tenacidad en el resto del volumen (tratamientos termoquímicos de cementación, seguida de temple; cianuración seguida de temple; nitruración; boración) - Un incremento de la resistencia a la fatiga (Temple – revenido;austemperado; cementación – temple; nitruración) Los aceros responden excepcionalmente bien a los tratamientos térmicos, debido a que el hierro presenta cambios alotrópicos. De estos, el más importante ocurre entre 910 y 729ºC, para los aceros hipoeutectoides (de menos de 0.8% de carbono) y entre ∼ 1100 y 729ºC, para los aceros hipereutectoides. Este cambio alotrípico corresponde al cambio de estructuraFCC, que tiene a temperaturas altas, a una estructura BCC, a temperaturas menores. A esto se agrega una reacción del tipo eutectoide, que ocurre alrededor de los 729ºC (dependiendo de la cantidad de aleantes y de la velocidad de enfriamiento del acero) Ciclos térmicos Cualquier tratamiento térmico puede representarse en coordenadas Temperatura – tiempo, como se muestra en la figura 1. Temperatura(T) 2 1
m1

Figura 1 3
m3

1: Calentamiento 2: Mantención a T = cte. 3: Enfriamiento m1: Velocidad de calentamiento m2: Velocidad de enfrriamiento

tiempo

(t)

NOTA: m1 y m3 pueden ser variables y las etapas 1 y 3, pueden ser divididas en etapas, como se muestra en las figura 2

Líneas de temperatura crítica en el diagrama hierro – carburo de hierro. Si se amplía la zona deldiagrama Fe – Fe3C, correspondiente a los aceros, en el rango de temperaturas entre 600 y 1100 ºC, tal como se muestra en la figura 4, se puede identificar las líneas como se indica:

Am A3 A1 A3,1

(b) (a) Figura 2 Líneas de temperatura critica En la figura 2 se representa la zona del diagrama Fe – Fe3C en que se considera las líneas críticas. Estas se muestran, amplificadas, a la derecha. A3 indicala línea que separa la zona monofásica γ de la bifásica α + γ. A1 es la línea que separa la zona bifásica α + γ de la zona α + Fe3C. Am es la línea que separa la zona monofásica γ de la bifásica γ + Fe3C. Y por último, A3,1 representa la línea que separa las zona bifásica γ + Fe3C de la zona α + Fe3C. La posición de las líneas críticas no sólo se ve afectada por la velocidad de calentamiento o deenfriamiento, sino también por la cantidad de elementos aleantes que tenga el acero. El cromo; el tungsteno; el silicio y el molibdeno desplazan hacia arriba las líneas criticas, mientras que el níquel y el manganeso las bajan. Diagramas TTT Los diagramas TTT (diagramas de transformaciones isotérmicas de la austenita) permiten interpretar las transformaciones que ocurren en la tercera etapa de...