Aleaciones

La base de las aleaciones ferrosas son aleaciones de Hierro y Carbono.

El objetivo de este resumen es analizar el uso de la reacción eutectoide para controlar la estructura y propiedades de los aceros, mediante tratamiento térmico y aleación. También se examinarán dos clases especiales de aleaciones ferrosas: los aceros inoxidables y los hierros fundidos. Para cumplir con el objetivo se comenzará por señalar la división que hay entre los aceros y los hierros fundidos que es en el punto 2.11% C, en este punto es donde se hace la reacción eutéctica.

Casi todos los tratamientos térmicos de un acero tienen como fin originar una mezcla ferrita y de cementita.

Existen tratamientos térmicos simples y son:

Recocido intermedio: Se lleva a cabo a baja temperatura (80°C a 170°C bajo cero), sirve para eliminar el efecto de deformación en frío en los aceros.

Recocido normalizado: Produce una perlita fina con mayor resistencia mecánica, el recocido hace que el acero se enfríe dando perlita gruesa y el normalizado provoca que el acero se enfríe más rápido y produce perlita fina.

Esferoidización: Transforma partículas esféricas grandes con el fin de acortar la superficie de bordes, para después producir las propiedades que se requieren en el acero.

Los tratamientos térmicos isotérmicos son:

Revenido en la fase austenítica y recocido isotérmico: El primero (revenido en la ….) se usa para producir bainita, esto se logra con la austenitización del acero a cierta temperatura y el recocido isotérmico consiste en la austentización con un enfriamiento veloz para que la austenia se convierta en perlita.

Efecto del carbono sobre el diagrama TTT: Proporciona ferrita y austenita en equilibrio, esto a partir de procesar acero.

Interrupción de la transformación isotérmica: Al interrumpir el tratamiento térmico isotérmico se crean microestructuras complicadas como: alguna que tendrá perlita, ferrita, bainita y martensita.

Tratamientos térmicos de templado y revenido.

Austenita retenida: Es la austenita que queda atrapada en la estructura, no logra transformarse en martensita durante el tratamiento de templado en razón de la expansión volumétrica asociada con la reacción.

Esfuerzos residuales y agrietamientos: Los esfuerzos residuales se crean con el cambio de volumen, si estos esfuerzos rebasan el límite elástico aparecen grietas de templado, el fin de esto es transformar acero en martensita.

Rapidez de templado: Es la velocidad a la que se enfría el acero, esto depende de la temperatura y de las características térmicas del medio usado para el temple.

Efectos de los elementos de aleación.

Templabilidad: Es la facilidad con la que se transforma acero en martenista, la templabilidad no se refiere a la dureza del acero.

Es importante mencionar que el diagrama TTT describe la transformación austenita-perlita a una temperatura constante. El diagrama TEC describe como se transforma la austenita durante el enfriamiento.

Aplicación de la templabilidad.

Como para muchos aceros no existe el diagrama TEC se hace la prueba Jominy que produce un rango de velocidades de enfriamiento para obtener una curva de templabilidad.

Prácticamente cualquier acero se transforma en martensita en el extremo templado.

En la práctica la curva de templabilidad se utiliza para seleccionar o reemplazar aceros.

Aceros especiales.

Aceros para herramientas: Mediante un tratamiento térmico de templado y revenido obtienen gran dureza y en su mayoría son al alto carbono. Se aplican en donde se necesite una combinación de gran resistencia, dureza, tenacidad y resistencia a la temperatura, también en herramientas de corte para operaciones de maquinado.

La templabilidad y estabilidad a alta temperatura de los aceros para herramienta son mejorados por los elementos de aleación.

Aceros de fase dual: Tiene ferrita y martensita dispersa uniformemente, lo que crea límites elásticos, como son a bajo carbono, no tienen los elementos de aleación necesarios para una buena templabilidad, pero en el proceso de templado al calentar austenita eleva el carbono y se transforma en martensita.

Aceros níquel, de carbono, muy bajo: Para producir una martensita blanda son templado y austentizados. Muchos se recubren para tener protección contra la corrosión, están altamente aleados.

Tratamientos de superficies.

Mediante estos tratamientos se producen estructuras duras y resistentes en la superficie, resistente ala fatiga y al desgaste.

Calentamiento selectivo de la superficie: Se calienta la superficie del acero, ya que esta templada la superficie será de martensita, la profundidad de la martensita es la profundidad de cementado. Se puede endurecer solo ciertas áreas, es más fácil en aquellas zonas fatigadas o desgastadas.

Carburizado y nitruración: En el carburizado a cierta temperatura se difunde el carbono desde la superficie, esta tendrá un alto nivel de carbono al ser templado y revenido la superficie cambia a martensita de alto carbono. En la nitruración el nitrógeno se difunde en la superficie a partir de un gas. En estos dos procesos se produce esfuerzo residual a la compresión en la superficie.

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