TIPOS DE LAMINADO DE ACERO

TIPOS DE LAMINADO

Durante el desarrollo del proceso de laminación se deben tener en cuenta dos tipos de procesos:

• laminación en caliente

• laminación en frió

Laminación en caliente

El proceso de laminado en caliente se utiliza para estructuras de colada, o fundición comúnmente dendrítica, la cual incluye granos grandes y no uniformes, por lo cual la estructura es más frágil y contiene porosidades. De tal manera la laminación en caliente se debe realizar a una temperatura mayor a la temperatura de re cristalización del metal; permitiendo transformar la estructura colada en una estructura laminada, la cual va a tener granos más finos y una mayor ductilidad, resultando ambas de los límites de los granos frágiles y el cierre de los defectos especialmente de la porosidad. El proceso de laminado en caliente se lleva a cabo para aleaciones de aluminio y para aceros aleados. Se manejan temperaturas entre 0.3 y 0.5 veces la temperatura de fusión, lo que corresponde a la temperatura de recristianización. Comúnmente los primeros producto de laminado en caliente, son la palanquilla y el planchón. El primer producto es muy utilizado para la formación de vigas en forma de I y rieles de ferrocarril, en el caso de utilizar tochos, en cambio para la formación de placas y láminas se utilizan los planchones. En el proceso de laminado en caliente tanto para palanquillas como para planchones la superficie tiene que ser mejorada, por la presencia de calamina, la cual puede ser eliminada por ataque químico, esmerilado grueso para dar suavidad a la superficie, o chorro de arena y de tal manera pasar a ser laminada.

Laminado en frío

El proceso de laminado en frío se lleva a cabo a temperatura ambiente. A diferencia del proceso de laminación en caliente, produce laminas y tiras con un acabado superficial mejor debido a que no hay presencia de calamina. Además se tienen mejores tolerancias dimensionales y mejores propiedades mecánicas debidas al endurecimiento por deformación.

Figura. Laminado en frío de una lámina de estaño

Escuela Colombiana de Ingeniería. Laboratorio de Producción. “Julio Garavito” 8

Tratamientos térmicos del acero.

Para cambiar las propiedades del acero se usan diferentes tipos tratamientos térmicos, que cambian su micro estructura.

En general hay cuatro tipos básicos de tratamiento térmico:

1. Temple.

2. Revenido.

3. Recocido.

4. Normalización.

Todos los tratamientos térmicos tiene una ruta obligatoria:

• Calentamiento del acero hasta una temperatura determinada.

• Permanencia a esa temperatura cierto tiempo.

• Enfriamiento mas o menos rápido.

El hierro tiene una temperatura de fusión de 1539 oC, y en estado sólido presenta el fenómeno de la alotropía o polimorfismo.

En la mayoría de los casos, el calentamiento del acero para el temple, normalización y recocido se hace unos 30-50 oC por encima de la temperatura de cambio alotrópico. Las temperaturas mayores, si no son necesarias para un uso especial, no son deseables para evitar un crecimiento excesivo del grano.

En la figura 1 se muestra un gráfico esquemático de como se desarrolla el proceso para cada tipo de tratamiento térmico.

El carácter de la transformación del acero depende de la velocidad de enfriamiento. Durante un enfriamiento lento en el horno se verifica el recocido; si el enfriamiento se realiza al aire libre, tal recocido se denomina normalización.

El temple se hace utilizando un enfriamiento rápido en agua o en aceite.

Después del temple, obligatoriamente, se ejecuta el revenido, cuyo objetivo es disminuir en algo la uniformidad de la estructura y, de tal modo, quitar las tensiones internas de la pieza. El revenido siempre se realiza a una temperatura menor a la de la transformación del material.

El acero y su temperatura.

Para comprender mejor la influencia del tratamiento térmico en el acero, primero hay que conocer los cambios estructurales de este a diferentes temperatura. Estos cambios tienen bastante complejidad y dependen de la cantidad de carbono presente y otros factores, que en la metalurgia se establecen con precisión en el llamado diagrama de equilibrio hierro-carbono.

En este artículo vamos a describir de manera muy simplificada, las estructuras del acero a diferentes temperaturas.

A temperaturas menores de 910 oC y por encima de 1400 oC el hierro tiene una red espacial cubica centrada. En el primer caso se le llama hierro alfa y en el segundo hierro gamma, entre las temperaturas de 910-1400 oC el hierro tiene la red cúbica centrada en las caras y se le llama hierro delta.

Solubilidad del carbono en hierro.

Los hierros alfa y gamma disuelven muy poco carbono (entre 0,025 y 0.1%), y a esas soluciones se les denomina ferrita. La ferrita es muy blanda y plástica según el tamaño de sus granos; por debajo de 768 oC tiene propiedades ferromagnéticas muy acentuadas.

La solubilidad del carbono en el hierro delta es mucho mayor, y puede alcanzar el 2% en peso a 1130 oC. Esta solución se llama austenita y existe comúnmente por encima de 723 oC (por métodos especiales puede obtenerse austenita a temperaturas menores).

La austenita es blanda y plástica, no es magnética y peor conductor del calor que la ferrita.

Compuestos del hierro y el carbono.

El hierro forma con el carbono el carburo de hierro, Fe3C, que se denomina cementita y contiene 6.67 % de carbono en peso. La cementita es frágil y muy dura; a temperaturas superiores a 210 oC no tiene propiedades magnéticas.

La cementita pura no es estable, especialmente a altas temperaturas, y se desintegra en grafito y solución sólida: ferrita o austenita, según la temperatura.

Sin embargo, en las aleaciones de bajo contenido de carbono la cementita existente es estable hasta altas temperaturas y por eso se le puede considerar como un componente autónomo dentro de la masa del acero.

La cementita en el acero puede tener tres orígenes y se llaman:

1. Primaria: Segregada a partir de la reacción del hierro y el carbono en la solución líquida.

2. Secundaria: La que se precipita de la austenita al enfriarse.

3. Terciaria: La que se desprende de la ferrita al enfriarse por debajo de 910 oC.

La cementita puede mezclarse mecánicamente con la austenita desde la solución líquida, la mezcla eutéctica de cementita y austenita se denomina ledeburita. De la misma forma la cementita puede mezclarse desde la solución sólida con la ferrita procedente de la desintegración

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