"Tratamientos
Térmicos".
-Poder diferenciar
los distintos tipos de Tratamiento Térmico.
-Conocer
la importancia que tienen las propiedades de los materiales en el momento de su
utilización, ya que de ellas depende la
forma de procesar dichos materiales.
-Aprender los usos que se le dan a los tratamientos térmicos.
-Aprender los usos que se le dan a los tratamientos térmicos.
Los tratamientos
térmicos son procesos de calentamiento y
enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales
modifican sus propiedades mecánicas. En algunas ocasiones el material puede ser
sometido a otras influencias físicas o químicas.
El objetivo de estos es
mejorar las propiedades de los metales y aleaciones para su conformación
o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si
otros factores como los constituyentes estructurales y la granulometría.
Muy importante a tener en cuenta, es la descarburización.
Cada que calentamos un acero, se genera en mayor medida este fenómeno, que
consiste en el carbono se desplaza hacia a superficie del material calentado, produciéndose
la consiguiente oxidación y por tanto perdida de carbono en la pieza. Para
evitar esta perdida, se debe realizar el proceso contrario, carburización,
manteniendo un ambiente alto en carbono. O realizar los tratamientos, si es
posible, dentro de una atmosfera no oxidante.
Cada proceso de tratamiento térmico consiste de los
siguientes pasos:
-Calentamiento. Eleva la temperatura de un pieza.
-Precalentamiento. Calentamiento seguido de un
mantenimiento a una o más temperaturas por debajo de la temperatura máxima
seleccionada. Tiene por objetivo reducir las tensiones de
fisuras ocasionadas por tensiones térmicas.
-Calentamiento superficial. Calentamiento de una pieza
hasta que la zona superficial de esta obtiene una temperatura específica.
Calentamiento a Fondo. Calentamiento Superficial mas igualación de la temperatura.
-Mantenimiento. Mantener una cierta temperatura sobre
toda la sección. Enfriamiento. Disminuir temperatura de una pieza.
-El tiempo de exposición. Periodo de tiempo transcurrido
entre la introducción de la pieza en el horno y su retiro, comprende el tiempo
de calentamiento a fondo y el tiempo de mantenimiento.
Tipos de tratamientos Térmicos.
Existe de dos clases.
-Tratamientos en la masa: recocidos y normalizados,
temples y revenidos. -Tratamientos
superficiales: tratamientos termoquímicos como cementación, carbonitruración,
boruración y nitruración).
Temple.
Se utiliza para obtener un tipo de aceros de alta dureza.
Para ello, se calienta el acero a una
temperatura entre 900-950 °C y se enfría en un medio como agua, aceite, etcétera.
La capacidad de un
acero para transformarse durante el
temple depende de la composición química del acero y se denomina templabilidad.
Al obtener aceros templados, en realidad, se pretende aumentar la dureza. El
problema es que el acero resultante será muy frágil y poco dúctil, porque
existen altas tensiones internas.
El temple superficial se utiliza para
componentes que necesiten una superficie dura y un núcleo que sea tenaz, el temple se realiza
generalmente después de endurecer. La temperatura exacta determina cuanto se reduce la dureza, y depende tanto de
la composición específica de la aleación como de las propiedades deseadas en el
producto terminado.
Revenido.
Es
un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto:
-
Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa.
-
transformar el temple en estructura de partículas
finas, menos duras pero más resistentes que el temple.
Se distingue del temple en cuanto a
temperatura máxima y velocidad de enfriamiento. A la unión de los dos
tratamientos también se le llama "bonificado".
Proceso.
Fase
1. Se calienta siempre por debajo del punto crítico . La temperatura alcanzada
es fundamental para lograr el resultado apetecido.
Fase2.
En general, el mantenimiento no debe ser muy largo.
Fase
3.Se enfría en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muy
importante.
Recocido.
Tratamiento en el cual se logra aumentar la elasticidad,
mientras que disminuye la dureza. Facilita el mecanizado de las piezas al
homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material. Cualquier
metal que haya sido tratado tiene como resultado una alteración de las
propiedades físicas del mismo.
Consiste
en un calentamiento hasta la temperatura de 800-925 °C seguido de un enfriamiento
lento apagando el horno y dejando el metal en su interior para que su
temperatura disminuya de forma progresiva, para después de se forme. El proceso
finaliza cuando el metal alcanza la temperatura ambiente. Mediante la
combinación de varios trabajos en frío y varios recocidos se pueden llegar a
obtener grandes deformaciones en metales.
Se realiza en tres etapas.
-Calentar
el material hasta la temperatura de recocido. -Se mantiene la temperatura durante un tiempo determinado. -
Se deja enfriar el material lentamente. Se deben preparar debidamente las
piezas que se vayan a recocer. Se debe eliminar la herrumbre y el óxido.
Mediante el recocido normal se afina el
grano de la estructura y se compensan las irregularidades de las piezas
producidas por deformaciones, ya sea en caliente o en frío, tales como doblado, fundición, soldadura, etc.
Cementación.
Aumenta la dureza superficial de una pieza de
acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Consiste
en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada
cementante, y teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal
durante el calentamiento y enfriamiento la pieza se somete durante varias horas
a altas temperaturas (900 °C).
En estas condiciones, el carbono penetra en la
superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento. El
conglomerado es un tipo de roca sedimentaria, la sal gema y la arcilla
A
la pieza cementada se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y
revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que
corresponden a su porcentaje de carbono.
Se
aplica en todas aquellas piezas que deben poseer gran resistencia al choque y
tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste.
Son apropiados para cementación los
aceros de bajo contenido de carbono. El cromo acelera la velocidad de penetración del carbono. Los
aceros al cromo níquel tienen buenas cualidades mecánicas y responden muy bien
a este proceso. Una concentración de níquel por encima del 5%
retarda el proceso de cementación.
Nitruración.
Al
igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en
mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la
pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas bajas comprendidas entre 400 y 525 °C,
dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno. Se aplica normalmente en piezas de acero previamente templado para
lograr un núcleo resistente, capaz de soportar las cargas externas a que están
sometidas y que se tramiten a través de la capa dura.
También aumenta la resistencia a la corrosión y a
la fatiga.
Proceso.
La
nitruración puede ser en horno o iónica. En el primer caso la pieza se
introduce en un horno en el que se llena la atmósfera con am y luego se calienta a temperaturas de
aproximadamente 500°C. Esto hace que el amoníaco se descomponga en nitrógeno e hidrógeno ;
el hidrógeno se separa del nitrógeno por diferencia de densidad y el nitrógeno, al entrar en contacto
con la superficie de la pieza, forma un recubrimiento de nitruro de hierro.
En
el caso de la nitruración iónica, las moléculas de amoníaco se rompen mediante
la aplicación de un campo eléctrico. Esto se logra sometiendo al amoníaco a una diferencia de potencia entre 300 y
1000 V.
Si
bien este tratamiento da gran dureza superficial a la pieza, la velocidad de
penetración es muy lenta, aproximadamente 1 mm en 100 horas de tratamiento,
pero no necesita de temple posterior. Las partes de la pieza que no
se deseen nitrurar se deben cubrir con un baño de estaño-plomo al 50%.
Ejemplos de usos.
Fabricación
de cuchillos
Debemos
realizar los siguientes tratamientos térmicos.
- Normalizado: Donde eliminamos las tensiones creadas durante la
forja, laminación u otros. Se reorganiza la micro estructura del acero, mejora
la mecanización y la permeabilidad térmica. Es también empleado antes del
templado y revenido, por ello.
- Templado:
el acero adquiere la dureza y resistencia. Se calienta hasta una cierta
temperatura, según el acero, y luego se enfría al agua, aceite o aire. El
templado, disminuye la tenacidad y aumenta la fragilidad.
- Revenido: proceso complementario del
templado. Con este proceso conseguimos aumentar la tenacidad, sin reducir
sustancialmente la dureza y resistencia del acero.
- Recocido: Consiste en calentar el acero a una temperatura similar a la de
templado, y enfriarlo lentamente. De este modo, conseguimos principalmente
reducir su dureza casi al mínimo, mejorando su mecanización, aumentando la
elasticidad.
Fabricación de rodamientos.
Cada clase de rodamientos
muestra propiedades características, que dependen de su diseño y que lo hacen
más o menos apropiado para una aplicación dada. Por ejemplo, los rodamientos
rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas así como cargas
axiales pequeñas. Tienen baja fricción y pueden ser producidos con gran
precisión. Por lo tanto, se les aplica el tratamiento térmico de cementación.
Herramienta templada
Resumen.
En Volkswagen
la aplicación de los tratamientos térmicos tienen gran relevancia ya que su utilización hace
comprender aun mas los procesos en los cuales las partes importantes de piezas
que conforman a un auto deben resistir contextos diferentes que satisfagan la
necesidad de la tarea y gracias a la investigación se aprenden los métodos
utilizados para lograrlo además de que el conocer las maneras nos permite el poder comprender mejor el porqué de estos y su aplicación en
tareas.
Cuestionario.
¿Qué son los tratamiento térmicos?
R=Los
tratamientos térmicos son
procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios
estructurales en un material.
¿Cuál es El objetivo de los tratamientos térmicos?
R= Es
mejorar las propiedades de los metales y aleaciones para su conformación
o uso final.
¿Cuales son los Tipos de
tratamientos Térmicos?.
R= Existe de dos clases.
-Tratamientos en la masa: recocidos y
normalizados, temples y revenidos. -Tratamientos superficiales:
tratamientos termoquímicos (cementación, Carbonitruración y nitruración).
R=Se utiliza para componentes que necesiten
una superficie dura y un núcleo que sea
tenaz.
¿El tratamiento térmico consiste en?
-Calentamiento.
-Precalentamiento
-Calentamiento a Fondo.
-Mantenimiento.
-El tiempo de exposición.
¿Que hace la cementación.?
R= Aumenta la dureza superficial de una pieza de
acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie.
Existen 2 métodos de hacer la nitruración ¿Cuáles son?
R= De forma iónica y en horno.
¿A que temperatura se logra la cementación?
R=900ºC.
Referencia y bibliografía.
Dibujo.
https://onedrive.live.com/redir?resid=9BABD2DE3B188E09!184&authkey=!AHgRLTsXHZyeSSg&ithint=file%2cpptx
Repetición.
