Categoría: metales

Revenido

Es un tratamiento que se les da a las piezas de acero  que han sido previamente templadas. Con este tratamiento, que consiste en un  calentamiento a una temperatura inferior la crítica, se disminuye la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, quedando además el acero con la dureza o resistencia deseada. El aumento de tenacidad por revenido se debe directamente al efecto producido sobre la estructura del acero .En estado de temple, el acero consta de martensita, frecuentemente con un poco de austenita retenida. Durante el revenido, al igual que en los otros  tratamientos térmicos uno de los factores más importantes es latemperatura,  ya que de esta variable depende en gran medida la transformación sucesiva de la estructura del acero, es por ende que a continuación se discutirá el proceso de revenido para cinco intervalos de temperatura y algunas de las fases presentes en cada una de ellas:

Sub enfriamiento: El efecto del sub enfriamiento es únicamente de descomposición de la austenita retenida para transformarse en martensita, también en este proceso, cuando la pieza se enfría progresivamente a temperaturas bajas, la cantidad transformada es característica de la temperatura mínima alcanzada. Es pertinente agregar que la cantidad de austenita retenida también se modifica por la severidad del temple.

Revenido entre 95 y 205°c: El revenido dentro de este intervalo de temperaturas, se emplea solamente en aquellos casos en los que  es importante conservar tanta dureza o resistencia como sea posible,  dando el revenido para conseguir el pequeño aumento de tenacidad posible pero  manteniendo la alta dureza especificada. En lo que respecta a la estructura  del acero, se presentan dos cambios en este intervalo de temperatura de revenido: a) La martensita tetragonal se transforma en cúbica) se precipita carbono en una forma distinta a la cementita, Fe3C, y generalmente descrita como un precipitado de transición, posiblemente Fe2C ó Fe20C9 conocido generalmente como carburo épsilon.. Revenido entre 230 y 370°c: Este intervalo de temperaturas raramente es empleado para el revenido de los aceros templados. Esta zona de temperaturas queda entre el intervalo de revenido donde la alta dureza es el principal objetivo, inferior a 205°c,y aquel donde es fundamental la tenacidad, superior a 370°c.En este caso los cambios generados en la micro estructura son: a) La austenita retenida se transforma en vainita y alrededor del grano martensítica comienza la coalescencia (formación y crecimiento de una estructura) del Fe3O ó cementita. b)La pérdida de tenacidad, a temperatura ambiente, conforme se eleva la temperatura de revenido. Esta pérdida denominada primera fragilidad de revenido y que es irreversible, es causada por la formación de vainita y por la coalescencia.. Revenido entre 370 y 675°c: Una vez que la temperatura de  revenido ha sobrepasado los 370°c, se entra en el amplio intervalo de  temperaturas de revenido, dentro del cual se revienen gran variedad de  productos industriales. Este grupo comprende los productos en los que la  tenacidad es de gran importancia. Cuando se hace el revenido a temperaturas inferiores al intervalo, esto es entre 370 y 540°c, las piezas alcanzan excelente tenacidad y mantienen un aceptable nivel de resistencia, por el contrario a temperaturas entre 540 y 675°c se obtendrá máxima tenacidad pero muy baja dureza. Estos cambios en las propiedades mecánicas son el resultado de una variación en la estructura, precipitación y coalescencia de los carburos estables.

Revenido entre540 y 675°C: Una gran tenacidad se consigue con el  revenido en este intervalo de temperaturas .Para alcanzar esta tenacidad, se pierde gran parte de la resistencia obtenida en temple. A pesar de la pérdida de resistencia, el tratamiento de temple-revenido es muy conveniente, debido a que la martensita revenida es mucho más tenaz que una estructura perlítica de la misma dureza. En el revenido a altas temperaturas, como por ejemplo, entre 675 y 705°C, debe ponerse mucho cuidado para no sobrepasar la temperatura Ac1, ya que puede fumarse inintencionadamente austenita. Este suceso se presenta especialmente en los aceros con níquel, elemento que, cuando se encuentra a niveles relativamente elevados, disminuye la temperatura Ac1 de una forma bastante considerable. Esta austenita, formada incidentalmente, puede, durante el enfriamiento desde esta temperatura alta de revenido, transformándose en perlita, cuya dureza depende de la velocidad  de enfriamiento. No siendo por esto una verdadera estructura de revenido. Una dificultad especial, conocida por “Fragilidad de revenido”, se presenta en los aceros aleados cuando se revienen a temperaturas entre 540 y 675  °C. Su característica es la disminución de la resiliencia, que ocurre cuando la pieza revenida se enfría a velocidad relativamente lenta, por ejemplo al aire. Sin embargo, se pude mantener la tenacidad cuando se enfría  desde la temperatura de revenido, en agua…

Tratamientos  termo físicos Las características mecánicas de un material  dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que se tenga. Los tratamientos termo-físicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas específicas, realizando procesos de calentamiento y  enfriamientos periódicos hasta obtener una estructura cristalina deseada. Los tratamientos termo-físicos más comunes son: -Temple -Recocido -Revenido  -Normalizado

El temple es un  tratamiento térmico que consiste en enfriar muy rápidamente, la mezcla austenítico homogénea, que tenemos después de calentar el acero, con este enfriamiento rápido se consigue un aumento de dureza, ya que el resultado microscópico final es una mezcla martensítica. La temperatura de temple para los aceros hipereutectoides son de 30-50 grados, por encima de esta temperatura, el grano de austenita crece mucho, obteniéndose austenita basta de baja tenacidad. El tiempo de enfriamiento debe de ser rápido pero solo en el intervalo de temperatura de 650-400 grados, que es donde la austenita es menos estable , y es donde se forma la mezcla de ferrita y cementita, por encima de 650 grados la velocidad puede ser más lenta, pero no tanto que permita la precipitación de ferrita o la transformación de austenita en perlita , por debajo de los 400 grados comienza la zona de estabilidad de la austenita , y el enfriamiento puede volver a ser lento, y en el intervalo de 200-300 grados, el enfriamiento debe de ser lento para evitar tensiones térmicas resultantes de un enfriamiento rápido. En los aceros hipereutectoides el temple se suele realizar con calentamiento de asutenización incompleta, en la masa original caliente hay austenita y una cantidad de cementita y carburos aleados, después del enfriamiento se obtiene martensita y carburos, este proceso produce mejores resultados en la práctica  Los factores que influyen en la práctica del temple son: El tamaño de la  pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de  duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento. La composición  química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple.

El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del  temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso. Medios utilizados para el enfriamiento El medio de enfriamiento ideal del temple será aquel que produzca una velocidad de enfriamiento superior a la crítica hasta temperaturas inferiores a las de transformación de la  perlita y vainita, y más baja en el intervalo de la transformación martensítica. De esta forma se evitará la transformación de la austenita en los constituyentes más blandos y se conseguirá que se transforme con uniformidad en martensita, sin peligro a que se formen grietas y deformaciones.

Algunos medios de enfriamiento utilizados son: Aire: este método  de enfriamiento es el menos severo y es principalmente utilizado en aceros  hipereutectoides e hipereutectoides Agua: el agua  es el método más utilizado para el enfriamiento de acero en el temple. El agua a temperatura inferior a 30ºC, tiene una severidad de temple baja  si se deja la pieza en reposo pero si se agita o se le añaden sales esta  severidad aumenta, llegando a conseguirse, uniendo ambos métodos,  la máxima severidad. Aceites  minerales: se puede emplear para aceros ordinarios altos en carbono y disección pequeña. También se emplea para aceros  aleados, cuya velocidad crítica de temple sea baja y subsección puede ser grande, en este caso se reduce el peligro de grietas y deformaciones. Los aceiten deberán tener una volatilidad no muy  elevada, temperatura de inflamación y de combustión lo más alta posible, gran resistencia a la oxidación y una viscosidad a temperatura ambiente entre 14,4 y 15,7 poise. Los mejores aceites para este uso son los derivados del petróleo. Los defectos más comunes ocasionados en el temple son Oxidaciones y descarburación: se deben al calentamiento en atmósferas inadecuadas. Exceso de fragilidad: por calentamiento a temperaturas excesivas que  provocan el crecimiento del grano.

Falta de dureza: por calentamiento a temperatura demasiado baja, por  descarburación superficial o por velocidades de enfriamiento superiores a la crítica.

Deformaciones: por calentamiento o enfriamiento desigual de las piezas o apoyos inadecuados en el proceso. Grietas y roturas: por desigual enfriamiento del núcleo y la periferia de la pieza.

Se conoce como tratamiento térmico el proceso que comprende el calentamiento de los metales o las aleaciones en estado sólido a temperaturas definidas, manteniéndolas a esa temperatura por suficiente tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos. Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la  estructura cristalina deseada. Entre estas características están: Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto). Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un  material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante el test del mismo nombre.  Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en la composición química de la aleación que la forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo y es la que justifica los térmicos. Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son  polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se  denomina alotropía. Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de  acuerdo al tratamiento que se le dé al acero dependiendo de la temperatura  hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los micro constituyentes que  compondrán al acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3)) y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama Hierro Carbono. Hornos  utilizados en tratamientos térmicos Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimiento cerrado.

En la industria metalúrgica, se lo utiliza para realizar tratamientos  térmicos sobre los materiales, de modo de obtener propiedades mecánicas  y microestructuras deseadas para algún uso particular (mediante el agregado de aleantes yo el método de enfriado). Según su principio de funcionamiento, se los puede agrupar en 3 tipos: – Calentamiento por efecto Joule, entre los cuales se encuentran los hornos de inducción eléctrica y arco eléctrico. – Calentamiento por elevación de la temperatura del medio circundante, como los hornos de calentamiento por resistencia eléctrica y los de calentamiento por combustión. -Calentamiento por interacción de radiación con la muestra, entre ellos, los que emplean radiación láser y los de haces de electrones. Calentamiento por  efecto joule Inducción eléctrica. Este tipo de hornos establecen corrientes parásitas en la muestra a través de un campo magnético variable generalmente inducido por una Bobina exterior en medios cerrados o abiertos. Las corrientes al  circular por el material, el cual posee una resistencia dada, producen calentamiento en forma volumétrica por el denominado efecto Joule. Con estos hornos se puede focalizar el lugar donde se produce el calentamiento, teniendo la ventaja de producir materiales de alta pureza o crecimiento de grano controlado. Calentamiento por arco eléctrico En este tipo de hornos se introduce una  corriente eléctrica en la muestra a través de su superficie, provista  por un electrodo no consumible adecuadamente elegido. El crisol debe ser  seleccionado de tal forma que sea conductor eléctrico, resista las condiciones de trabajo y no reaccione químicamente con el material a fundir. Calentamiento del medio circundante: Calentamiento por resistencia eléctrica Esta clase de hornos produce la elevación de  temperatura de un ambiente en donde se introduce el material a fundir. Tal elevación de temperatura es realizada por el paso de altas densidades de corriente eléctrica a través de una resistencia elegida para tal fin. El  calor llega desde la resistencia al material a través de radiación y convección.

Se debe aislar adecuadamente el ambiente de calentamiento para no perder eficiencia calorífica. La mayoría de estos hornos suelen llegar hasta los 1100. En un horno de este tipo fue donde se realizó el calentamiento  de las probetas para realizar con ellas, las comparación de los distintos métodos de endurecimiento. Calentamiento por combustión Estos hornos generan calor a través de la combustión de ciertas sustancias con poderes caloríficos altos, este calor se transmite al material a través del medio circundante o por contacto directo. Existen hornos por combustión que producen una llama, a la cual se expone al material y otros donde el material convulsionante no genera llama. Por interacción de radiación:  Calentamiento láser Los hornos láser, como su  nombre lo indica, hacen incidir uno o varios haces láser en la superficie del material a fundir, con lo que se eleva la temperatura del mismo hasta la condición deseada. Las configuraciones son diversas, pero en general se trabaja con atmósfera controlada de gases inertes o vacíos. Tiene la gran ventaja de ser altamente preciso en la focalización del calentamiento producido y las altas temperaturas logradas. Calentamiento por haz de electrones  Este horno trabaja con condiciones similares al horno láser, con la diferencia que en este caso se hacen incidir electrones sobre la superficie dela muestra, lo cual permite mayor penetración y permite derretir mayor volumen de material. Este tipo de hornos funden en atmósfera de  vacío dado El bajo camino libre medio de los electrones en pequeñas presiones  Absolutas de gas.