Propiedades​ de los materiales

Trabajo practico Nro 2

Propiedades de los materiales

1)

Los tratamientos térmicos más generales son:

1) Recocido

2) Normalizado

3) Templado

4) Revenido

5) Cementación

A) Recocido

Este primer tratamiento térmico se utiliza cuando se quiere recuperar la estructura cristalina primitiva de un material que ha sido trabajado en frío.

Si se tiene un acero de composición cualquiera, para recocerlo, es decir para que recupere la ductilidad y que se anulen las tensiones interiores como consecuencia del trabajo en frío realizado, se eleva lo suficiente la temperatura como para que los fenómenos de difusión atómica puedan producirse.

Manteniendo el material a esa temperatura mayor que la crítica durante un tiempo suficientemente grande es posible que el cambio de estructura sea total.

Por esta razón después del calentamiento, que debe ir unos 30-40ºC por encima de la temperatura crítica hay que dejar el acero un cierto tiempo a esta temperatura. Es lo que se denomina temperatura de homogeneizado, luego se deja enfriar lentamente.

El recocido consiste en dejar enfriar lentamente el material dentro del horno, es decir se apaga el horno y todo el conjunto, masa metálica y paredes, se enfrían lentamente. De esa manera el enfriamiento dura horas y permite que todas las transformaciones cristalinas se produzcan sin inconvenientes y el producto final tiene nuevamente la estructura cristalina que inicialmente debió tener, pero que había sido alterada por el trabajo mecánico. Cuando se quiere recuperar íntegramente la  ductilidad del material, el recocido representa la forma clásica de hacerlo.

B) Normalizado

 Debido a que el tratamiento de dejar enfriar el material dentro del horno es muy caro  la mayoría de las veces el hierro no necesita un recocido total, este es reemplazado a menudo por el Normalizado, que es el mismo tratamiento pero realizado de manera acelerada.

También en este tratamiento se debe calentar el material por encima de la temperatura crítica, esta vez unos 70º - 80ºC. Una vez que a esta temperatura el material ha sido homogeneizado, se lo saca del horno y se lo deja enfriar es decir que el enfriamiento será mucho más rápido.

Las transformaciones no se realizan totalmente, por que el enfriamiento es mucho más rápido, pero tendremos un material, menos dúctil que el que fue recocido y con más tensiones interiores.

C) Templado

Si a un acero se lo calienta por encima de la temperatura crítica,  y una vez que se homogeneizó el material, se lo enfría rápidamente, se modifica la estructura cristalina. Si la velocidad de enfriamiento fue instantánea, es decir si se llevara el material de 910º - 925ºC hasta la temperatura ambiente en un tiempo prácticamente nulo se tendrá austenita a la temperatura ambiente, ya que no se da tiempo a que se produzca ninguna transformación. Esto nunca se logra ya que una pieza metálica tiene siempre un espesor y el enfriamiento en el interior será siempre más lento que superficialmente, de modo que siempre habrá un cambio de estructura cristalina. La austenita nunca llegará a la temperatura ambiente perteneciendo al sistema cúbico de caras centradas, sino que la estructura cristalina se deforma  y pasa a pertenecer al sistema tetragonal (deformación típica).

Los cubos se deforman en algunas de sus direcciones y el número de planos cristalográficos capaces de deslizar es menor, además, estos planos están deformados, ya que el enfriamiento brusco ha hecho que los fenómenos de recristalización  provoquen allí movimientos atómicos todos inconclusos que se han transformados en desplazamientos parciales.

Como consecuencia los desplazamiento son, ahora, muchos más difíciles, el material se hace sumamente frágil, más resistente y mucho más duro.

Con un templado, la resistencia aumenta más del triple: un acero de 50Kg/mm2, templado al agua resiste luego unos 170 – 180Kg/mm2.

D) Revenido

Éste tratamiento consiste en calentar nuevamente el material luego del templado enérgico, no por encima de la temperatura crítica sino en una zona de temperaturas entre los 400ºC Y 500ºC.

A éstas temperaturas algunos de los átomos, que en enfriamiento brusco fueron forzados a tomar determinadas posiciones en la estructura, pueden experimentar pequeños acomodamientos dentro de la estructura cristalina.

Con éste tratamiento logramos, aún en forma reducida, que se produzcan los fenómenos de difusión en la estructura cristalina de metal y una parte de la austenita deformada debida al enfriamiento brusco, se equilibra.

La estructura característica puede esquematizarse según el diagrama de la Figura 37, que nos da una idea bastante clara de las distintas posibilidades en los órdenes de recristalización como consecuencia de los tratamientos térmicos.        

En todos los casos, sólo se ha modificado la estructura cristalina, no ha habido ningún cambio en la composición química y el material mantiene su pureza.

Lo que se ha modificado es su velocidad de enfriamiento calentando y enfriándolo de diversas formas a distintas velocidades para modificar la estructura cristalina.

E) Cementación

La cementación nace de la necesidad del ingeniero de disponer de materiales cada vez más resistentes con grados de durezas más adecuados pero que además, sean dúctiles.

Los tratamientos térmicos estudiados no nos permiten estas posibilidades en todas sus combinaciones ya que, al ganar resistencia debemos perder ductilidad y se obtiene más dureza. El problema tiene dos vías de solución: la primera la constituye el uso de aceros especiales que incluyen otros elementos químicos en su aleación, adquiriendo de este modo, las propiedades deseadas, pero son muy costosos.

La segunda es la cementación: si a una masa metálica le incorporamos sólo en la superficie una cantidad adicional de carbono logramos que superficialmente sea más duro y resistente y en el interior de la masa, como no se ha introducido ninguna modificación y si en enfriamiento es lo suficientemente lento como para que forme perlita o ferrita, o sorbita, tendremos el material completamente dúctil.

El primer modo de cementar consiste en calentar el material por encima de la temperatura crítica, llevarlo a la estructura cristalina de la austenita (sistema cúbico de caras centradas), e introducirlo en carbono en polvo ocurre que superficialmente una cantidad de átomos de carbono se incorpora a la masa del hierro, en un pequeño espesor que oscila entre 0,1y 0,3mm.

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