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Tratamiento térmico de aceros y hierros colados, diagramafase, perlita,…
Tratamiento térmico de aceros y hierros colados
Mauricio Nahún González Guevara
Maestría en Ingeniería Mecánica
Aceros
Clasificación
basada en
Contenido de Carbono
Mayor al 2.11% de C
Hierros Colados o Fundidos
Menor al 2.11% de C
Aceros
Del 0.15% al 0.30% de C
Acero dulce
Del 0.30% al 0.6% de C
Acero al medio carbono
Más del 0.60% de C
Acero al alto carbono
Reacción Eutectoide
Localizada a una composición de 0.77% de C
Menos de 0.77% de C
Hipoeutectoide
Más de 0.77% de C
Hipereutectoide
Designación
Sistema AISI/SAE
basado en
Números de 4 o 5 dígitos
indican
Materiales Aleantes
Primeros 2 dígitos
10XX: Aceros al carbono
2XXX: Aceros de aleación
3XXX: Aceros al níquel
4XXX: Aceros al molibdeno
5XXX: Aceros al cromo
6XXX: Aceros a la herramienta
8XXX: Aceros inoxidables
Porcentaje de Carbono
Últimos 2 o 3 dígitos
Ejemplo AISI 1040
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Sistema DIN
Sistema UNS
Sistema JIS
son
Aleaciones basadas en el hierro como material principal y cabono como aleante
Tratamientos térmicos
Isotérmicos
Bainitizado o austemplado
Características
Generación de una estructura totalmente bainitíca
Procedimiento
Calentar unos 30°C por encima de la temperatura de austenitización
Esperar hasta la transformación total a austenita
Enfría o templar a una temperatura inferior a la de austenitización, donde se produzca bainita en el diagrama TTT
Mantener la temperatura hasta completar la tranformación total a bainita
Enfriar a temperatura ambiente
Recocido Isotérmico
Procedimiento
Calentar unos 30°C por encima de la temperatura de austenitización
Esperar hasta la formación total de austenita
Enfriar a una temperatura inferior a la de austenitización, donde se produzca perlita en el diagrama TTT
Mantener la temperatura hasta completar la transformación total a perlita
Enfriar a temperatura ambiente
Características
Generación de una estructura totalmente perlítica
Simples
Recocido de proceso
Características
Eliminar el efecto del trabajo en frío
usado en
Aceros con alrededor 0.25% de C
Aceros al bajo carbono
Aceros únicamente hipoeutectoides
Procedimiento
Calentar de 80 a 170°C debajo de la temperatura de Autenitización
Recocido
Características
Recristalización completa
Eliminación de cualquier otro tratamiento térmico
Minimiza la dureza
Aumenta la ductilidad
Produce una estructura de grano gruesa
Procedimiento
Calentar unos 30°C por encima de la temperatura de autenitización
Enfriar en horno o a tasas de unos 50°C/hr
Normalizado
Características
Produce una estructura de grano fina
Eliminación de cualquier otro tratamiento térmico
Aumenta la ductilidad
Aumenta la maquinabilidad
El acero resultante es más duro que uno recocido
Procedimiento
Calentar unos 55°C por encima de la temperatura de autenitización
Enfriar al aire
Esferoidización
Características
Aumenta la maquinabilidad
Usado en aceros al alto carbono o hipereutectoides
Cambia la morfología de la cementita Fe3C
La cementita Fe3C forma esferas llamadas esferoiditas
Procedimiento
Calentar unos 30°C por debajo de la temperatura de austenitización
Enfriar al aire
De Templado y Revenido
Templado
Características
Produce una estructura totalmente martensítica
Produce acero alta dureza
Reduce la maquinabilidad
Reduce la ductilidad
Aumenta la fragilidad
Procedimiento
Calentar unos 30°C por encima de la temperatura de austenitización
Enfriar súbitamente hasta la temperatura ambiente
con
Agua sin agitar
Agua con agitación
Aceite sin agitar
Aceite con agitación
Revenido
Características
Se usa en aceros templados
Reduce la dureza
Aumenta la ductilidad
Aumenta la maquinabilidad
Generalmente se realiza después del templado
Procedimiento
Una vez realizado un templado
Se calienta el acero por encima de la temperatura de transformación martensítica
Esperar un tiempo a que la martensita sufre el revenido
Se enfría a temperatura ambiente
Superficiales
Procesos de difusión controlada
Nitrurado
es
Difusión de Nitrógeno en la superficie del acero
Forma Nitratos duros
Se usa una temperatura superior a la de Austenitizacion
Carburado o Cementado
es
Difusión de Carbono en la superficie del acero
Forma Cementita o Fe3C
Se una temperatura superior a la de Austenitización
usados para
Aumentar la dureza superficial del acero
Dejar el interior o el núcleo de la pieza con mayor ductilidad
Tratar componentes que sufrirán mucha fricción
Flechas
Engranes
Levas
Ejes
Aceros Especiales
Aceros Inoxidables
se caracterizan por
Ser altamente resistentes a la corrosión
Contener al menos 11% de Cromo
existen de tipo
Ferríticos
Martensíticos
Austeníticos
Endurecidos por precipitación
Dúplex
Aceros TRIP
se caracterizan por
Ser aceros de plasticidad inducida
Contienen austenita retenida
Son de alta resistencia y alta ductilidad
La deformación causa que la austenita se transforme en bainita o martensita
Aceros de fase dual
se caracterizan por
Tienen una distribución uniforme de ferrita y cementita
Son aceros al bajo carbono
La martensita se vuelve la fase dispersa
Aceros Martensíticos Envejecibles
se caracterizan por
Ser bajos en carbono
Ser altamente aleados
Aceros sin Intersticios
se caracterizan por
Tienen Niobio, Nb y Titanio Ti
Reacción con el C y S para formar precipitados con el Nb y Ti
Prácticamente todo el Carbono de la ferrita forma precipitados con el Nb y TI
Aceros de alta resistencia y baja aleación HSLA
se caracterizan por ser
Al bajo carbono
Pequeñas cantidades de otros aleantes
Endurecidos por dispersión de nitruros y carburos
Tener un tamaño de grano fino
Aceros para herramienta
Se caracterizan por ser
Al alto carbono
Alta dureza después de un temple-revenido
