Tratamientos termicos

Unidad 3 Tratamientos Térmicos
1.-OBJETIVOS

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Se pretende dar al alumno una visión práctica de lo estudiado en teoría, con la experimentación en el laboratorio, familiarizándose con los equipos y conceptos siguientes: Termopares Crisoles Hornos Termostatos Dilatómetros Durómetros Solidificación Alotropía Relación de estructuras con las propiedades mecánicas. Recristalización Fusión Conocerla incidencia del fenómeno de alotropía en las aleaciones que poseen dicha propiedad, tanto en el diseño de piezas (por los cambios dimensionales) como en las propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas etc., que dependen de la estructura. Tomar contacto con los equipos, familiarizarse con los términos más comunes utilizados en los tratamientos térmicos y relacionar los cambios estructuralesque teóricamente se producen con los cambios en las propiedades mecánicas. Interpretar los gráficos de templabilidad obtenidos en los ensayos sobre las piezas, y su aplicación práctica.

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2.- DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS. 2.1.- CURVAS DE ENFRIAMIENTO DE UN METAL PURO. Siguiendo un esquema lógico, comenzaremos por lo que sería el origen de un material tecnológico originado por lasolidificación, lo que podríamos denominar cristalización primaria. El caso más sencillo y el análisis más simple consiste en construir una curva de enfriamiento de un metal puro, con el objetivo de determinar su punto de fusión. Si un metal puro se calienta regular y uniformemente desde la temperatura ambiente hasta que pasa al estado líquido (suponiendo que en el estado sólido no sufre cambiosalotrópicos) y se anota, a intervalos iguales de tiempo, la temperatura determinada mediante un termopar u otro instrumento de

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MATERIALES: PRINCIPIOS Y PRÁCTICAS

medida, se percibe una irregularidad en la velocidad de calentamiento que indica la temperatura a la que se produce la fusión (figura 1).

Figura 1. Curvas idealizadas de enfriamiento y calentamiento de un metal puro. El punto detransformación puede observarse gráficamente si se representa la temperatura en función del tiempo. En forma análoga se obtiene una curva de enfriamiento desde la temperatura a la que se encontraba el líquido, hasta la temperatura ambiente. En el caso ideal, la temperatura del metal habría de permanecer constante durante los procesos de fusión y solidificación, por lo que las porciones AB y A´B´ de lascurvas de calentamiento y enfriamiento deberían ser perfectamente rectilíneas y paralelas al eje de tiempos. En las curvas ideales, además, el cambio de pendiente sería discontinuo en lugar de gradual. Durante el enfriamiento del metal fundido, se establece un gradiente de temperatura entre el crisol y las paredes del horno. En consecuencia, la capa que primero solidifica es la que está encontacto con las paredes del crisol y esta capa isoterma disminuye el gradiente de temperatura entre el centro y la capa externa de la carga. Por esta causa, decrece la velocidad a que se enfría el centro de la masa del metal y se redondea la curva de enfriamiento. Cuando solidifica el centro de la carga, la temperatura de la capa externa de metal cae rápidamente, aumentando su gradiente con respecto alcentro, acelerándose la solidificación de las últimas porciones de metal líquido y volviendo a redondearse la curva de enfriamiento. De la anterior discusión se obtiene la consecuencia de que la última porción de la meseta de la curva de calentamiento y la primera de la de enfriamiento corresponden, en efecto, a los puntos de fusión y solidificación, respectivamente. Cuando la pendiente es muygrande, la verdadera temperatura de solidificación se puede obtener extrapolando la porción más rectilínea y horizontal de la curva de enfriamiento mediante una línea recta y observando cuándo esta línea se separa de la curva original. De manera análoga se puede obtener el punto de fusión en la curva de calentamiento. En general, las curvas de enfriamiento resultan mejor definidas que las de...