Control De La Microestructura

Unidad 4 Control de la Microestructura

4.1.-Endurecimiento por Deformación

El endurecimiento por deformación es un fenómeno por el cual un metal dúctil se hace más duro y resistente a medida que es deformado plásticamente. A veces también se denomina acritud, o bien endurecimiento por trabajo en frio. Debido a que la temperatura a la cual ocurre es “fría” en relación a la temperatura de fusión del metal. La mayoría delos metales se endurecen por deformación a temperatura ambiente.

A veces es conveniente expresar el grado de deformación plástica como el porcentaje de trabajo en frio más que como deformación .Inicialmente, el metal con un límite elástico se deforma plásticamente hasta el punto d. cuando la tensión es retirada y después re aplicada, resulta un nuevo límite elástico, en cual es mayor que el fenómeno de endurecimiento por deformación se explica en base a las interacciones entre los campos de deformación de las dislocaciones análogamente.

La densidad de dislocaciones en un metal aumenta conla deformación (trabajo frio) tal como antes ha sido mencionado. En consecuencias, la distancia media entre dislocaciones disminuye, las dislocaciones se posicionan mucho mas juntas. En promedio, las interacciones dislocación son repulsivas.

El resultado neto es que el movimiento de una dislocación es limitado a la presencia de otras dislocaciones. A medida que la densidad de dislocaciones aumenta, la resistencia al movimiento de estas debido a otras dislocaciones se hace más pronunciada.

El esfuerzo por deformación se utiliza a menudo en la práctica para aumentar las propiedades mecánicas de los metales durante los procesos de conformación. En afecto del endurecimiento por deformación puede ser eliminado mediante tratamiento térmico.

Fenómeno de endurecimiento por deformación

* El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.

* Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando una deformación plástica.

Ejemplo de Técnicas de Endurecimiento por Deformación

4.2 Tratamientos Térmicos.

Se conoce como tratamiento térmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades 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 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 material para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV),etc.

Ejemplos:

• Dureza Vickers mediante la prueba del mismo nombre. También puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.

4.3 Temples y Revenidos

Es un proceso de calentamiento y enfriamiento, realizando este último con una velocidad mínima denominada crítica de temple. El fin que se pretende generalmente en este ciclo es transformar toda la masa de acero con el calentamiento en austenita y después, por medio de un enfriamiento suficientemente rápido, convertir la austenita en martensita, que es el constituyente de los aceros templados.

El proceso de temple consta esencialmente de dos fases, una fase de calentamiento y otra fase de enfriamiento.

Por ejemplo para los aceros al carbono, la elevación de temperatura hasta 850°C debe durar como mínimo un minuto por milímetro de espesor o diámetro de la pieza; el tiempo de permanencia a la máxima temperatura, también influye en el crecimiento del grano y, por lo tanto, debe reducirse todo lo posible, se calcula que es suficiente una permanencia de uno o dos minutos por cada milímetro de espesor de la pieza, para conseguir la austenización completa en el acero, las piezas deben sumergirse en una mezcla de carbón granulado dentro de una caja de acero herméticamente cerrada para evitar descarburación y oxidación de las apiezas.

Como norma general la velocidad de calentamiento (calentamiento a la temperatura máxima y permanencia a dichas temperaturas), es moderada, se requiere una hora de calentamiento por cada 2 mm, de espesor o dimensión transversal media de la pieza.

El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad de enfriamiento mínima para que tenga lugar la formación de martensita, ésta se denomina velocidad crítica de temple.

El medio más adecuado para templar un acero es el que permita una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica, los medios de enfriamientos más empleados son:

Agua

Aceite animal, mineral, vegetal.

Soluciones salinas.

Los factores que más influyen en el temple son el tamaño de la pieza, su composición, su grano y el medio de enfriamiento adecuado.

REVENIDO

Es el tratamiento térmico efectuado sobre un producto templado con el fin de obtener modificaciones que le confiera las características de empleo deseadas.

El ciclo térmico se compone de las siguientes etapas:

- Calentamiento hasta una temperatura determinada pero inferior a Ac1.

- Uno o varios mantenimientos a una o varias temperaturas determinadas.

- Uno o varios enfriamientos hasta la temperatura ambiente (generalmente al aire, agua o aceite).

El objetivo del revenido es mejorar la tenacidad de los aceros templados, a costa de disminuir la dureza, la resistencia mecánica y su límite elástico. En el revenido se consigue también eliminar, o por lo menos disminuir, las tensiones internas del material producidas

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