TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS

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1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS DE LOS ACEROS
MUELLE DESCARGADERO DE MINERAL DE RIOTINTO COMPANY LIMITED HUELVA

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3 DEFINICIÓN: ALEACIÓN HIERRO-CARBONO
SUSTANCIAS OBTENIDAS POR FUSIÓN DEL Fe , C e IMPUREZAS C DISUELTO ( Feα, Feγ) C COMBINADO (Feз C cementita) C LIBRE (LAMINAS, NODOS) DEFINICIÒN: ACERO: ALEACIÓN Fe-C <2% HIPOEUTECTOIDE C<0-8% EUTECTOIDE C=0.8% HIPEREUTECTOIDE C>0.8% DEFINICIÓN FUNDICIÓN: Fe 2%<C<6.67% HIPEREUTECTICA C>4.3% HIPOEUTECTICA C<4.3% EUTECTICA C=4.3%

4 DIAGRAMA Fe-C AUSTENITA FERRITA δ FERRITA α CEMENTITA LEDEBURITA
CONSTITUYENTES: AUSTENITA FERRITA δ FERRITA α CEMENTITA LEDEBURITA PERLITA LEDEBURITA PERLITA

5 COMPONENTES ESTRUCTURALES DE LOS ACEROS
FERRITA (α y β) SOLUCIÓN SÓLIDA DE INSERCIÓN DE C EN Fe α. SOLUBILIDAD MÁXIMA 0.02%. Fe PURO. BLANDA. BCC FERRITA δ SOLUCIÓN SÓLIDA INTERSTICIAL DE C EN Fe δ. BCC. SOLUBILIDAD MÁXIMA 0.09%. CEMENTITA: FeзC , 6,6,7% C. DURO Y FRÁGIL. SISTEMA ORTORÓMBICO LEDEBURITA PERLITA

6 COMPONENTES ESTRUCTURALES DE LOS ACEROS
PERLITA: MEZCLA EUTECTOIDE FERRITA Y CEMENTITA . 0.8%C. LÁMINAS ALTERNADAS AUSTENITA: SOLUCIÓN SÓLIDA INSERCIÓN DE C EN Feγ. SE DESDOBLA POR REACCIÓN EUTECTOIDE. SOLUBILIDAD MÁXIMA 2,11% LEDEBURITA: MEZCLA EUTECTICA DE CEMENTITA Y AUSTENITA 4,3%C LEDEBURITA PERLITA

7 TRANSFORMACIONES EN EL DIAGRAMA:
EUTÉCTICA (A) 1148ºC 4,3% C AUSTENITA 2.11%C CEMENTITA 6,67% C EUTECTOIDE (B) 727ºC 0,77%C FERRITA 0,0218% C CEMENTITA 6,67%C PERITÉCTICA(C) δ+L γ

8 SOLIDIFICACIÓN DE LOS ACEROS
ENTRE 0%<C<0,09% FASE γ (ALEACIÓN 1) ENTRE 0.09%<C<0.53% ALEACIÓN PERITÉCTICA C>0.53% FASE γ

9 ENFRIAMIENTO DE LA AUSTENITA
ACEROS HIPOEUTECTÓIDES %<C<0.77% T DESIGNADA POR A3 FERRITA CONSTITUYENTE MATRIZ(90HB) PERLITA CONSTITUYENTE DISPERSO(200/400HB)

10 ENFRIAMIENTO DE LA AUSTENITA
ACEROS HIPOEUTECTÓIDE C<0.0218% NO TIENEN TRANSFORMACIÓN EUTECTÓIDE DEBAJO DE A3 ES 100% FERRITA PRECIPITA CEMENTITA EN LAS JUNTAS DE GRANO CEMENTITA TERCIARIA

11 ENFRIAMIENTO DE LA AUSTENITA
ACERO HIPEREUTECTOIDE C>0.77% TRANSFORMACIÓN A PARTIR DE Acm CEMENTITA EN LAS JUNTAS DE GRANO EN A1 LA AUSTENITA RESIDUAL PASA A PERLITA CONSTITUYENTE MATRIZ: CEMENTITA(DURA Y FRÁGIL) CONSTITUYENTE DISPERSO: PERLITA ACEROS RESISTENTES AL DESGASTE Y DUROS

12 ACERO HIPEREUTECTÓIDE

13 ACERO EUTECTOIDE

14 EJEMPLO

15 TRANSFORMACIONES POR ENFRIAMINTO LENTO DE LOS ACEROS

16 TRANSFORMACIONES POR ENFRIAMINTO LENTO DE LAS FUNDICIONES BLANCAS FeзC

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21 FUNDAMENTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS
OBJETIVO: Obtener constituyentes metaestables sometiendo a la austenita a enfriamientos más rápido que el recogido en el diagrama Fe-C CONSTITUYENTES ESTABLES: (V=50ºC/s) Ferrita, Perlita, Cementita. CONSTITUYENTES METAESTABLES:( V>50ºC/s o T.I.) Martensita, Bainita, Troostita, Sorbita FUNDAMENTOS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

22 CONSTITUYENTES METAESTABLES
MARTENSITA: V. ENFRIAMIENTO>600ºC/s SOLUCIÓN SOLIDA DE Feα EN C CONSTITUYENTE BÁSICO ACEROS TEMPLADOS BAINITA: V. ENFRIAMIENTO ENTRE 275ºC/s Y 500ºC/s MEZCLA DIFUSA DE CEMENTITA Y FERRITA OTROS: TROOSTITA Y SORBITA

23 CURVAS TTT( TRANSFORMACIÓN-TIEMPO-TEMPERATURA
SIRVEN PARA ESTUDIAR LA TRANSFORMACIÓN DE LA AUSTENITA RELACIONAN LA TRANSFORMACIÓN FRENTE A t Y T. TIPOS DE TRANSFORMACIÓN: ISOTERMAS Y ENFRIAMIENTO CONTÍNUO

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26 t TRANSFORMACIÓN EN FUNCIÓN DE T EN TRANSFORMACIÓN ISOTERMA. 2. TAMAÑO DE GRANO EN FUNCIÓN DE VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO (1)(2)(3)(4) 3. T< 500ºC= BAINITA BAJA DIFUSIÓN ALTA DIFERENCIA ENERGÉTICA 4. MARTENSITA (6) MUY DURA TETRAGONAL C.C. 5. VELOCIDAD CRITICA DE TEMPLE (7) 6. MEZCLA PERLITA Y MARTENSITA(5) 7. OBTENCIÓN DE BAINITA (8) 7=VELOCIDAD CRITICA DE TEMPLE

27 TRANSFORMACIÓN MARTÉNSICA
MARTENSITA (SOLUCIÓN SOBRESATURADA DE C EN Fe α) OBTENIDA POR ENFRIAMIENTO RÁPIDO DE AUSTENITA NO SE PRODUCE DIFUSIÓN, SINO CAMBIO DE ESTRUCTURA DEBIDO A QUE SE PRODUCE A T BAJA (tetragonal centrada en el cuerpo) EL PROGRESO DE LA TRANSFORMACIÓN DEPENDE DE T NO DE TIEMPO (TRANSFORMACIÓN ATÉRMICA) Ms-Mf COMIENZA A TEMP. Ms Y TERMINA A TEMP. Mf. AUMENTO DE VOLUMEN DE AUSTENITA –MARTENSITA LA CANTIDAD DE MARTENSITA FORMADA AUMENTA SI DISMINUYE T Ms DISMINUYE AL AUMENTAR [C] O ELEMENTOS ALEADOS.

28 MARTENSITA TETRAGONAL CENTRADA EN EL CUERPO

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30 TRATAMIENTOS METÁLICOS
SIRVEN PARA POTENCIAR LAS PROPIEDADES MECÁNICAS (DUREZA, RESISTENCIA, PLASTICIDAD) 2. TÉRMICO, TERMOQUÍMICO, MECÁNICO, SUPERFICIAL. 3. NO DEBEN ALTERAR DE FORMA NOTABLE LA COMPOSICIÓN QUÍMICA 4. TERMICOS: TEMPLE, REVENIDO, NORMALIZADO, RECOCIDO 5. TERMOQUÍMICOS: NITRURACIÓN, CARBONITRURACIÓN, SULFINIZACIÓN. 6. MECÁNICOS: EN CALIENTE, EN FRÍO 7. SUPERFICIALES: CROMADO, METALIZACIÓN

31 TRATAMIENTOS TÉRMICOS
CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO CAMBIA SU ESTRUCTURA CRISTALINA (TAMAÑO DE GRANO) NO SE ALTERA SU COMPOSICIÓN QUÍMICA TEMPLE, RECOCIDO, NORMALIZADO, RECOCIDO

32 TEMPLE 1. DEFINICIÓN: AUSTENIZACIÓN DEL ACERO. CALENTAMIENTO HASTA 723ºC Y RÁPIDO ENFRIAMIENTO HASTA OBTENER UNA ESTRUCTURA MARTENSITICA. 2. DEPENDE DE LA TEMPLABILIDAD (SITUACIÓN CURVAS TTT DESPLAZADAS A LA DERECHA) Y VELOCIDAD DE ENFRIAMIENTO (MEDIO REFRIGERANTE) Y TAMAÑO DE LA PIEZA. 3. TRES ETAPAS DE ENFRIAMIENTO 4. NO ES UN TRATAMIENTO FINAL. NECESITA DE UN REVENIDO (BONIFICADO) 5. RESULTADO: METAL MUY DURO Y DE MUCHA RESISTENCIA MECÁNICA. 2.

33 ETAPAS DEL TEMPLE

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37 NORMALIZADO CONCEPTO: CALENTAMIENTO A3 PLUS 50º o A1 SEGUIDO DE ENFRIAMIENTO AL AIRE. ENFRIAMIENTO NO MUY ELEVADO. SE FORMA PERLITA Y FERRITA o CEMENTITA GRANO FINO SE USA PARA AFINAR GRANO Y HOMOGENEIZAR DESTRUYE LA ANISOTROPIA SE TRATA DE NORMALIZAR LAS PROPIEDADES DEL METAL

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39 RECOCIDO PROCESO: CALENTAMIENTO IGUAL QUE NORMALIZADO Y ENFRIAMIENTO MUY LENTO. RESULTADO: ELIMINA TENSIONES INTERNAS, MAYOR PLASTICIDAD Y MAQUINIDAD. ACERO HIPOEUTECTOIDE: FERRITO- PERLITICA ACEROS HIPERECUTECTOIDE: CEMENTITO- PERLITICA. DIFERENCIAS ENTRE ENFRIAMIENTOS EN TEMPLE, NORMALIZADO Y RECOCIDO (VELOCIDAD ENFRIAMIENTO).

40 TIPOS DE RECOCIDOS DE AUSTENIZACIÓN COMPLETA O REGENERACIÓN: EN ACEROS HIPOEUTECTOIDES, POR ENCIMA DE A3. DE AUSTENIZACIÓN INCOMPLETA: ACEROS HIPEREUTECTOIDES. ENTRE AC1 Y ACM (GLOBULAR) SUBCRITICO: POR DEBAJO DE A1. PARA ABLANDAR LOS ACEROS HIPOEUTECTOIDE (ABLANDAMIENTO) ISOTERMICO: MANTENIENDO A T<A1. PUEDE SER COMPLETO O INCOMPLETO. DE HOMOGENEIZACIÓN: HOMOGENEIZA LA ESTRUCTRA. DE RECRISTALIZACIÓN Y RELAJACIÓN DE TENSIONES

41 AUSTENIZACIÓN INCOMPLETA
SUBCRÍTICO

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43 TRATAMIENTOS ISOTÉRMICOS
EL ENFRIAMIENTO CONTINUO SE INTERRUMPE O MODIFICA DURANTE CIERTOS INTERVALOS DE TEMPERATURA. PARA OBTENER PIEZAS MUY TENACES, POCAS DEFORMACIONES Y TENSIONES INTERNAS. MARTEMPERING, AUSTEMPERING, PATENTING.

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45 MARTEMPERING PIEZA A T LIGERAMENTE SUPERIOR A MS HASTA UNIFORMAR TEMPERATURAS EXTERIOR E INTERIOR ENFRIADO AL AIRE Y REVENIDO SE EVITA LAS DEFORMACIONES Y GRIETAS REQUIERE ACEROS DE ALTA TEMPLABILIDAD

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47 AUSTEMPERING PIEZA A T SUPERIOR A MS HASTA TRANSFORMACIÓN COMPLETA EN BAINITA SE ENFRIA AL AIRE SE ANULAN LOS RIESGOS DE DISLOCACIONES GRIETAS SE CONSIGUE UNA MAYOR TENACIDAD QUE EN EL TEMPLE NORMAL NO NECESITA REVENIDO

48 PATENTING INTRODUCIR EL ACERO AUSTENIZADO EN BAÑO Pb A º HASTA PERLITA FINA. SE USA PARA FABRICAR ALAMBRES LA PERLITA FINA ES MUY DÚCTIL TREFILADO

49 TRATAMIENTOS TÉRMICOS SUPERFICIALES
ENDURECEN LA SUPERFICIE MEJORA FRENTE A FATIGA Y DESGASTE TEMPLE SUPERFICIAL A LA LLAMA TEMPLE POR INDUCCIÓN TEMPLE POR RAYO LÁSER TEMPLE POR BOMBARDEO ELECTRÓNICO

50 TEMPLE SUPERFICIAL A LA LLAMA
SOPLETE ACETILENO/PROPANO A 2000/3000ºC CALOR A INTERVALOS SOLO LA SUPERFICIE SE AUSTENIZA SE CONSIGUEN CAPAS DURAS DE 0.8 A 6.5 mm MEJORA FATIGA POR TENSIONES RESIDUALES REVENIDO POSTERIOR INCONV.CONTROLAR LA PROFUNDIDAD TEMPLE

51 TEMPLE POR INDUCCIÓN LEY DE INDUCCIÓN DE LENZ. EFECTO JOULE:
EL ESPESOR DEPENDE INVERS. DE LA f DEL CAMPO ESPESORES DESDE 0,4 a 9 mm DESPUES DEL CICLO DE CALENTEMIENTO, TEMPLE.

52 TEMPLE POR RAYO LÁSER RAYO LÁSER: RADIACCIÓN INFRARROJA
PRODUCE CALOR AL IMPACTAR CON SUP. METAL AUTOTEMPLE DEBIDO AL GRADIENTE TÉRMICO PROFUNDIDADES < 2mm EQUIPO CARO ÚTIL EN PIEZAS CON SUPERFICIES DE DIFICIL ACCESO

53 TEMPLE POR BOMBARDEO ELECTRÓNICO
BOMBARDEO POR CHORRO ELECTRÓNICO CARACTERÍSTICAS SIMILARES AL RAYO LÁSER

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55 T.TERMOQUÍMICOS CALENTAMIENTOS Y ENFRIAMIENTOS PARA AÑADIR NUEVOS ELEMENTOS Y MODIFICAR LA COMPOSICIÓN QUÍMICA SUPERFICIAL SE MEJORA LAS PROPIEDADES SUPERFICIALES: R. AL DESGASTE, DUREZA Y R. A CORROSIÓN CEMENTACIÓN, NITRURACIÓN, CARBONI- TRURACIÓN, SULFINIZACIÓN.

56 CEMENTACIÓN AÑADIR CARBONO POR DIFUSIÓN A 900ºC EN ACEROS <0,3%C
AUMENTA LA DUREZA SUPERFICIAL SE REALIZA MEDIANTE ATMOSFERA CARBURANTE 2CO CO₂ ₊ C EL C ABSORBIDO DEPENDE DE : COMPOSICIÓN QUÍMICA ACERO NATURALEZA ATMOSFERA CARBURANTE TEMPERATURA Y TIEMPO ZONAS: CAPA CEMENTADA Y ALMA CAPA DURA (25%-50%) DE LA CEMENTADA SE REALIZA REVENIDO PARA ELEMINAR TENSIONES DESCARBURACIÓN DEL ACERO

57 NITRURACIÓN ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL EXTRAORDINARIO MEDIANTE N EN UNA ATMOSFERA DE AMONIACO 2NH₃ N ₊ 3H₂ TEMPERATURA ↝500ºC TEMPLE Y REVENIDO ES PREVIO Y NO POSTERIO EL N SE INTRODUCE PARA FORMAR NITRUROS (AL,W) INSOLUBLES, NO COMO SOLUCIÓN SÓLIDA. AUMENTO DE VOLUMEN QUE PROVOCA DUREZA EL ACERO DEBE SER <0,4% C Y CON AL LA NITRURACIÓN AUMENTA LA R A LA FATIGA Y A LA CORROSIÓN. AL,Cr,w,Mo,V: FORMADORES DE NITRUROS

58 CARBONITRURACIÓN AUMENTO DE DUREZA POR ABSORCIÓN DE C-N
ATMOSFERA CEMENTANTE MÁS NITRÓGENO TEMPERATURA ENTRE 750º-800ºC N AUMENTA LA TEMPLABILIDAD DEL ACERO ENDURECIMIENTO POR SOLUCIÓN SOLIDA DE C-N NO ES NECESARIO LOS FORMADORES DE NITRUROS DUREZA ALCANZADA INFERIOR A LA NITRURACIÓN REVENIDO POSTERIOR BAJA T <175ºC TRATAMIENTO PARA PIEZAS DE GRAN ESPESOR CIANURACIÓN: EN BAÑOS Y NO ATMOSFERA GASEOSA

59 SULFINIZACIÓN INCORPORA C, N, S EN BAÑO A 565ºC
DOS SALES: DE CIANURACIÓN Y AZUFRE AUMENTO RESISTENCIA AL DESGASTE DISMINUYE SU COEFICIENTE DE ROZAMIENTO SE FAVORECE LA LUBRICACIÓN

60 TRATAMIENTOS MECÁNICOS
MEJORAN LAS CARACTERÍSTICAS METÁLICAS POR DEFORMACIÓN EN CALIENTE O EN FRÍO CALIENTE: FORJA. AFINA EL GRANO, ELIMINA SOPLADURAS Y CAVIDADES FRÍO: DEFORMACIÓN POR TREFILADO, LAMINACIÓN O GOLPEO A T AMBIENTE AUMENTA LA DUREZA Y RESISTENCIA DISMINUYE LA PLASTICIDAD Y DUCTILIDAD

61 TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
MODIFICA SUPERFICIE SIN VARIAR COMPOSICIÓN NO ES NECESARIA LA APORTACIÓN DE CALOR CROMADO: Cr SOBRE LA SUPERFICIE DISMINUYE EL ROZAMIENTO INCREMENTA DUREZA SUPERFICIAL Y R. DESGASTE METALIZADO: PULVERIZACIÓN DE METAL FUNDIDO SOBRE LA SUPERFICIE DE OTRO.