Los Aceros Tratamientos Termicos
Enviado por gathitho9 • 15 de Julio de 2013 • 3.091 Palabras (13 Páginas) • 429 Visitas
Tratamientos térmicos de los aceros
Introducción.
En el capítulo 5 estudiamos a las aleaciones ferrosas, divididas en grandes familias que
van desde los aceros al bajo carbono hasta los hierros colados, dentro de límites específicos de
temperatura, presión y composición.
Esta unidad aporta los conocimientos básicos referentes a los tratamientos térmicos de los
aceros, los cuales son principalmente aleaciones de hierro y carbono. Después de su
procesamiento, dichos aceros poseen cierta estructura y propiedades, lo cual los hace útiles
para ciertas aplicaciones.
Sin embargo, mediante el proceso denominado “Tratamiento Térmico” estos materiales
pueden variar su estructura y con ella cambiar sus propiedades, y cubrir otras necesidades y
aplicaciones requeridas.
Para una mejor comprensión de esta unidad, es necesario en primer lugar conocer los tipos
de reacciones de tres fases, la temperatura de transformación de las fases y las fases presentes,
que ocurren durante el calentamiento o enfriamiento del sistema hierro-carbono.
También es importante recordar la unidad 4 respecto a la construcción e interpretación de
los diagramas de fases, y la relación que existe entre las fases y las propiedades del material.
Las aplicaciones del acero como material tecnológico son muy variadas. En un extremo se
tienen los aceros blandos o dúctiles con escaso contenido de carbono y en el otro extremo, se
encuentran los aceros duros o frágiles con un alto contenido de carbono.
Otros aceros deben tener una alta resistencia a la corrosión, cuando son expuestos a un
medio ambiente corrosivo. Los aceros utilizados en aplicaciones eléctricas deben tener
propiedades magnéticas especiales, de tal manera que puedan se magnetizados y
desmagnetizados varias veces por segundo, con pérdidas mínimas de potencia.
Todas estas y muchas más de las propiedades requeridas en la gran variedad de aceros
existentes, pueden ser explicadas mediante el diagrama de fases del sistema hierro-carbono.
Fases del sistema simple hierro-carbono.
Durante su calentamiento el hierro puro, cambia su estructura dos veces antes de alcanzar
su punto de fusión. Es decir, al alcanzar la temperatura de 912 °C, cambia de C.C a C.C.C.
Después al llegar a los 1394 °C, vuelve a cambiar de C.C.C a C.C. Dicha estructura
permanece estable hasta que el hierro se funde a 1538 °C aproximadamente.
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RNC 231 Propiedades de los Materiales I
A continuación se definen y explican las fases, por las que atraviesa el hierro puro durante
su calentamiento.
Ferrita o hierro .
El hiero puro a temperatura ambiente y hasta los 912 °C, tiene una estructura llamada
hierro o ferrita. La ferrita es bastante blanda y dúctil. A temperaturas menores de 770 °C
es un material ferromagnético.
Debido a que la ferrita tiene una estructura C.C., los espacios interatómicos son muy
pequeños para acomodar átomos de carbono por el mecanismo intersticial y muy grande para
hacerlo por el sustitucional, motivo por el cuál la solubilidad del carbono en la ferrita es muy
baja.
Por tanto la ferrita es una solución sólida de carbono en hierro , cuya solubilidad a la
temperatura ambiente es del orden de 0.008% de
carbono, por esto se considera como hierro puro, la
máxima solubilidad de carbono en el hierro alfa es de
0,02% a 723 °C. La figura 6.1. muestra la
microestructura del acero al carbono, resaltando los
cristales blancos de ferrita.
La ferrita es la fase más blanda y dúctil de los aceros,
tiene una dureza de 90 Brinell y una resistencia a la
tracción de 275 MPa, llegando hasta un alargamiento del
40%. La ferrita se observa al microscopio como granos
poligonales claros.
En los aceros de menos de 0.6 % de carbono, la ferrita puede aparecer como cristales
mezclados con los de perlita (cristales oscuros), figura 6.1, formando una red o malla que limita a
los granos de perlita.
En los aceros de 0.6 a 0.85% de carbono, la ferrita aparece en forma de agujas o bandas
circulares orientados en la dirección de los planos cristalográficos de la austerita, como es el
caso de los aceros en bruto de colada o los aceros que han sido sobrecalentados.
La ferrita también aparece como elemento eutectoide de la perlita, formando láminas
paralelas separadas por otras láminas de cementita.
En la estructura globular de los aceros para herramientas, la ferrita aparece formando la
matriz que rodea los glóbulos de cementita.
En los aceros hipoeutectoides templados, la ferrita puede aparecer mezclada con la
martensita cuando el temple no ha sido bien efectuado.
Figura 6.1 Microestructura del acero al carbono
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RNC 232 Propiedades de los Materiales I
Austenita o hierro .
Al alcanzar la ferrita o hierro , la temperatura de 912 °C, ésta cambia su estructura C.C
a una C.C.C., conservándola hasta los 1394 °C. A esta modificación estructural se le conoce
como austerita o hierro .
En este intervalo de temperaturas (912-1394 °C), la austenita o hiero es blanda y dúctil
y en consecuencia es adecuada para procesos de fabricación. Ésta razón conlleva a que el
forjado y laminado de la mayoría de los aceros, se efectúa a 1100 °C o más, aprovechando la
estructura C.C.C. del hierro. La austenita no es ferromagnética a ninguna temperatura.
Puesto que la estructura austenítica tiene sitios intersticiales mayores que la ferrítica, estos
sitios son apenas los suficientemente grandes para alojar átomos de carbono intersticiales, los
cuales al acomodarse producen deformaciones en la estructura. Como resultado de ello, los
sitios no pueden ser ocupados por todos los átomos de carbono, por tanto, la máxima
solubilidad del carbono en la austenita o hierro , es tan solo de 2.11 %.
Por definición, los aceros contienen hasta 2.0 % de carbono, así que, a elevadas
temperaturas el carbono de los aceros puede estar completamente disuelto en la austenita.
La austenita es el constituyente más denso de los aceros y está formado por una solución
sólida por inserción de carbono en hierro . La cantidad de carbono disuelto, varía
...