T ATA lE TOS TER leos DE LOS ACE S Teoria Práctica Tomo 1I Anta i Ex TeorÃa y Práctica Tomo I1 nueva librerÃa © 1 by E. Sturla ISBN 950-43-9210-5 © 2002 Nueva LibrerÃa SRL Primera Edición Argentina 950-9088-95-1 950-9088-96-X Mail"
[email protected] ISBN Obra conlpleta ISBN Tomo I ISBN Tomo n Reservados todos los derechos. i'\11,i1alln" parte del material cubierto por almacenada en un sistema de informática forma o método electrónico, grabación u otros métodos sin el expreso Hecho aejDOS;!tO que marca la 11723 Impreso en Printed in A seres su amor y Nota: Algunas de las fotomicrografias fueron realizadas con pelÃcula pancromática de 35mm. Las incluidas en el texto se 2.8 veces, resultando los aumentos: x 35, x 70, y x 280. Las se tomaron con de 9 12 cm. Las del texto se obtuvieron por contacto, indicando en cada caso el aumento correspondiente. Ãndice Prólogo XIII de conversión de los números de dureza................................... XV I:!.ÃQunra!lem;.aa de termométricos XVI iL81PU1WO 1 TEMPLE 1. Definición 1 2. del 1 3. Factores del temple 2 4. Fases del temple 2 5. Fenómeno y mecanismo del 5 G. ~,,1ttudü de L:UU eufrianlÃeni.u cunLinuu. Descomposición de la austenita en función de velocidades de enfriamiento crecientes 5 7. Dureza del acero templado. Martensita 18 Nota 20 CapÃtulo n CURVAS "8" DE BAIN Y DAVENPORT 45 76 36 39 40 42 de:5C(Jlmlpmnclon isotérmica Similitud y cOITe:5pcmdencla métodos de enfriamiento Parámetros las curvas de la 4. 8. 5. 6. 7. 1. Transformación isotérmica de la austenita. TTI o Curva "8" 21 2. 35 3. VI TRATAMIENTOS TÃRMICOS ACEROS III FACTORES DEL 1. b. c. d. 55 55 60 63 64 64 CapÃtulo IV Ejemplo para distintas 118 121 91 98 98 107 128 130 Definición ;on,cf"OU)S sobre la v"'." .. }-' ..... .., ....... "'........... Determinación de la " ÃNDICE VII 10.1. Definición .. 159 160 162 164 171 171 172 172 173 .. 173 174 174 174 174 175 177 177 ... 177 178 179 7.2. del ".....".0+1" ........ 7.3. Factores del 7.4. 7.5. Referencias cornpJ.ernlentarlas 12. L Definición 12.2. Fundamentos práctica del Aceros. 13. Endurecimiento por de un campo L.u .....¡;;,...... ·'-'".. ~⢠..., 14. Endurecimiento de aceros de bajo carbono 11. 12. 10. 9. 8. CapÃtulo VI ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR TEMPLE 181 183 183 184 185 185 187 188 188 189 189 189 195 195 197 200 ""'................ "......."... 'v,,""..., por inmersión Calentamiento por llama oxiacetilénica . Calentamiento por corrientes inducidas "''eL U 1..) JL e; por U.I.'- VIII E. STURLA - TRATA...\UENTOS TÃRMICOS DE LOS ACEROS 7. para calentamiento 210 7.1. Generador de chispa 210 7.2. Motor generador 211 7.3. Generadores electrónicos 211 7.4. Calentamiento en baño electrolÃtico, efecto de cátodo ..... 212 8. estructurales de la zona endurecida y aledañas o â¢â¢ o â¢â¢â¢â¢ o o '" '" ⢠o..... 215 9. Calentamiento superficial mediante láser 216 10. SÃntesis del temple inductivo 224 Recomendaciones prácticas para el temple 224 CapÃtulo vn ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR ACCIÃN MECÃNICA l. Mecanismo o,........................................................ 227 2. de los procedimientos de puesta en compresión de los aceros o............. 229 3. "shot peenÃng" o bombardeo de perdigones 231 4~ Endurecimiento superficial por rodillado o rodadura de rodillos a presión 233 CapÃtulo VIn ENVEJECIMIENTO DE LOS ACEROS. FRAGILIDAD AZUL. FRAGILIDAD CÃUSTICA 1. 2. 3. 4. Definición . Tipos de envejecimiento 2.1. Envejecimientos térmico . 2.2. Envejecimiento tensional .. Fragilidad azul . Fragilidad cáustica . CapÃtulo IX REVENIDO 239 239 239 242 246 247 l. Defmición 249 2. Objetos del revenido 249 3. del revenido 252 4'~ Consideraciones generales 253 5. Mecanismo del revenido. del revenido.......................... 253 IX 284 291 292 293 295 263 ., 263 266 .. 267 273 275 282 284 9. Dureza secundaria 10. Doble y revenido 11. Revenido a elevadas "(_""'''''l.L~IJi'",·rr.i-,.... ",,~ 12. Colores del revenido ,.,ro1··"'...'"'''' del revenido a. del estado inicial del acero b. Velocidad de calentamiento al e y d)Temperatura y tiempo del revenido e) de enfriamiento a continuación del 7. Efecto del revenido mecánicas 387 387 388 389 393 397 399 353 CapÃtulo XII CARBONITRURACIÃN """'!:ll"T.ll"3 de la carburación. lementos y otros factores. Objetos de la carbonitruración . Factores de la carbonitruracÃón .. Referencias conceptuales Fundamentos de la carbonitruración . Contralor de la carbonitruración Factores de la carbonitruracÃón .. .LJ C.I.U.lJL..," u. . 7. CapÃtulo XIII CIANURACIÃN 1. Definición ,.................................... 415 2. Objetos de la cÃanuración 415 3. Factores de la cianuración 415 CapÃtulo XIV NITRURACIÃN 1. Definición 423 2. Objetos de la nitruración 423 3. de la nitruración 424 4. Principio de la nitruración gaseosa . 424 5. Estructura del acero nitrurado 427 6. Análisis de los factores de la nitruración 436 7. Preparación de las para nitrurar 440 8. Protecciones para evitar la nitruración de parte de las piezas 440 9. Ventajas de la nitruración .. , 441 10. Nitruración en baños de sales 442 1L Nitruración iónica 443 a. Definición........................................................................... 443 b. Técnica del proceso 444 c. Recipientes................ 445 d. Aplicaciones o , â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢ , â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢ â¢â¢â¢â¢ â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢â¢ 447 ÃNDICE XI CapÃtulo XV 449 449 450 453 453 454 455 457 l. Defmición 2. del surnnllZa(lo 3. Factores del sulfinuzado 4. del 5. Práctica del sulfmuzado 6. 7. Sulfinuzado a 8. Práctica del tratamiento 9. Recomendaciones CALORIZADO Definición 459 2. del calorizado 459 3. Factores del calorizado 459 CROMIZADO O ALFATIZACIÃN l. Defirlicián 460 2. del cromÃzado 460 3. Factores del cromÃzado 461 SHERARDIZACIÃN l. Definición 461 2. Objetos del 462 3. Factores de la sherardización 462 Referencias 463 BibliografÃa : 464 '-'a.~.Jj."u.J.vVI 465 CapÃtulo XI 471 2Q ANTONIO E. STURLA TÃRMICOS DE LOS ACEROS .... .490 .. ..491 .......491 Industria automotriz. \.pJlIc:aCl.OI1LeS vanas. ..477 nN',,","'" de las deformaciones por ..478 '~·~.h." ......... n'n..n y difusión cnoc,--.rc'(;! de capa en ..482 inductivo por alta frecuencia de ~.L¡:;. UC;.L.LU.LC;.::l elementos de con conductos de lubricación ..483 inductivo por frecuencia .. selectivo con llama oxiacetÃlénica 487 Inform.ación adicional de términos técnicos. ....... .493 Prólogo fusión de la teorÃa y la como Henry Chatelier, debe ser hoy la preocupación dominante de todos aque- llos que se tanto en el progreso de la ciencia como de la "C,'6>,",6>lM lograda con la práctica taller que se vuelca contribuirá con quien deba tomar en el llevar a cabo tratamientos brindándole la para solución. La falta de esta interrelación, el privar a la .... "C,,6>'"''''U, del control de la práctica, da lugar a vanas y la desprovista de una preClsa, inmovilizándose ou,I''' ANTONIO E. STURLA TRATA.'\1IENTOS TÃRMICOS DE LOS ACEROS de ex- uu"..u., ....."'. tanto para como para resol- ver o dudas y también para que constituya un auxiliar del profesor que tiene la responsabilidad de conducirlo u en su con el propósito de que lo conduzca a una de los fenómenos. En las distintas de fabricación de una se cometen errores, nr,,,,nl''''''''t'1 aCI~ldenltes y tanto en la cementación como en el El autor ha consi- derado necesario y conveniente analizar las citadas anormalidades en otro volu- men, a editar a la brevedad y remedios para su corrección o eliminación totaL Dureza RockweU Dureza Dureza Dureza Rockwell Dureza Vickers Brinell escala B Brinell HB escala escala e A 70 86,5 1076 100 240 69 1004 99 234 68 85,5 942 98 228 67 85,0 894 97 222 66 81,5 854 96 216 65 84,0 820 95 210 64 83,5 789 94 205 63 83,0 763 93 200 62 739 92 195 61 715 91 190 60 81,0 695 90 185 59 80,5 675 89 180 58 80,0 655 88 176 57 79,5 636 87 172 56 79,0 617 86 169 55 78,5 598 85 165 54 78,0 580 84 162 53 77,5 562 83 159 52 77,0 545 82 156 51 76,5 528 81 153 50 76,0 513 80 150 49 498 79 147 48 74,5 485 78 144 47 74,0 471 448 77 141 46 73,5 458 437 76 139 45 73,0 446 425 75 137 44 435 415 74 135 42 71,5 413 393 72 130 40 393 372 ·70 125 38 372 352 68 121 36 353 332 66 117 34 334 313 64 114 32 317 297 62 110 30 301 283 60 107 28 285 270 26 271 260 24 257 250 246 240 20 236 230 3200 900 1700 3100 3000 1600 2900 700 2800 2700 1400 2600 2500 2400 400 2300 700 1200 2200 2100 1100 2000 400 1900 300 fOOO 1800 900 'fl00 100 O TEMPLE Definición El temple es un tratamiento térmico que consiste en calentar un pro- ducto durante cierto a una general- mente por del critico y luego bruscamen- te en un medio lÃquido o gaseoso y a veces por contacto con un sólido. 2. Objetos del temple se distintos entre los que se en- cuentra la estructura martensÃtica que modifica las distintas propiedades del producto siderúrgico de las siguientes formas: a) Propiedades fÃsicas al) Densidad: los aceros e hierros fundidos aumentan de volumen por acción de dicho tratamiento. la resistencia eléctrica del acero aumenta. intensidad del acero disminuye. la sonoridad del acero Uo1C'o1Ul""U b) mecánicas la estricción lael alargélmllenw b1) Aumentan: la tensión de rotura por tracClon, el lÃmite elástico y la rI" ....nn".. ANTONIO SruRLA TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE LOS En el producto tente y duro, pero más frágil. Este el descenso de la ductilidad. se hace más resis- más notable en el acero por c) Propiedades qutmicas Aumenta la al ataque aUlmlCO de ciertos pecto al que poseen en estado recocido. con res- d) El temple ...,v..,.."'" ".... un tratamiento T\,..'nr..",.. ...1""'-.n obtención de ..u ,....OLUOL'" estructuras y en cm[lSt~ct:leIllCl¡:l, ral~terÃ~lti(:asmecánicas. SU1Pel11C:laJlml:mt:e o localizado determi- e) Tratamiento helter()g~¿nfm El tener entre otros por ....u.a.J. ...uau máxima dureza en el acero e hierro fundido, prlopl.eaaa nerse para afectar: Solamente a la Y"l.n·..... 1",o"...'" zona. la masa metálica. 3.. Factores del temple Los factores que tienen relación directa con el son: \.,;omlJOEIIC]lOn quÃmica y estado del producto siderúrgi- b) de temple. c) de calentamiento. d) Velocidad de enfriamiento. A y con el el estudio trata- miento se deja para más el ................A,"' ..'" comentarios acer- ca de la influencia de cada uno de los factores del """..u .....'J.'C. 4,. del temple El proceso realización del ".....'.A ..,"'-' ClornLDI'en.de a) Calentamiento del T\,..r,rln.-.9"n ''' .... ,0"...'',.. ...... Enfriamiento ........,u'V ............ v'V ..........,...... J... "..., en un medio a) Calentamiento El calentamiento de los productos para obtener el necesario e imprescindible para practicar el temple, consti- tuye, del primer paso, un proceso de vital importancia. Los mientos y prescripciones iniciales secundarios del mismo son en un to- do según el tipo de acero a del recocido y normalizado. En la calentamiento la de los que van a for- mar la solución sólida es en el supuesto de un acero eutec- la disolución de la perlita se realiza en dos etapas: inicialmente se produce la transformación de la ferrita (hierro a) en hierro gamma (Fe y) (con lo cual se crea la condición que permita la disolución del carbono) y luego entra en solución el carburo de hierro En un calenta- miento continuo la y puesta en solución de los distintos comienza a temperaturas cada vez más ele- a medida que aumenta la velocidad de calentamiento. Calentamientos más como los que tienen lugar en el ternpJ.e selectivo (por eléctrica o llama oXl~aceUle"UCI2, laser o otros medios de calentamiento) una moderable ele- vaClon la a la que se los distintos componen- tes estructurales, y en consecuencia provocan temperaturas de temple más altas. Estas temperaturas, no siempre son susceptibles de lograr, por lo es frecuente, del enfriamiento encontrar estructuras UJX'L'."la\.Jlao o a las distintas de austeni- zación progresiva. La velocidad de como el tiempo de a temperatura, dependen de una serie de factores entre los cuales se citan: composición del acero, estado estructural, caracterÃsticas dimensionales (forma, tamaño o tensiones etcétera. Los aceros de mayor contenido de carbono y una velocidad de calentamiento menor (por ser de menor conductividad tér- mica), a fin de reducir las tensiones que se originan por gradientes dos de temperaturas, entre la periferia el núcleo o entre dos puntos que .... u.c.Uc.u. producir o dar en las tensiones generadas, a de- IlHiClUIle:s, fisuras o roturas, etcétera. Este mismo es válido y debe tenerse muy en cuenta cuando se trata de de secciones et- cétera. El calentamiento debe ser en la "'r.... ' ..... " .... mayor rendimiento del menor consumo energÃa, "0/"111'''''''- dación y descarburación y abreviar los tiempos del tratamiento. Las tensiones existentes de rrr,nC't:u;¡eCIQ "'·ni-l:>Y"l'''....CIC! en el caso de aceros fundidos o moldeados todo los de alto carbono) o ser incrementados si el calentamiento es rápido y provocar ac- '-"''''Lv'''>'''v'''', que se traducen en delorm.aClones, +ru....".rhl....n que a afectar notoriamente al motivo de rechazo totaL 4 E. v~C"H:;;lJ.,",(;U. el en otro horno y de con lo cual se reduce no- tablemente el tiempo útil del mismo y se asegura la de los ..., ....._........,,""'v accidentes. b) Enfriamiento En el como en el recocido de de los aceros al carbono la totalidad de la masa metálica debe encon- trarse formando o constituyendo el estado austenÃtico homogéneo y uni- forme, en el momento de comenzar el al el metal en el medio de enfriamiento rápido. El de un v"vUAt--'v allOlne- re dureza. La transformación de la ocurre g-eln.e]ralmE~nl;e por de 300 oC o sea a mucho más cocido. El estudio del realizarse de dos formas: Con enfriamiento continuo tomando como ratura de calentamiento friamiento la cOlrre:spondlâ¬mt:e cesa de y .."v......."........Uy'''' la descomposición de la austenita fuera de equilibrio, en función del tiempo, a distintas por debajo de Al- Para tal fin se enfrÃa una probeta reducida masa) desde el estado austenÃtico hasta una rl''''t"'~'''·n11.n.....y .... tl~m.pera'[;ur T' inferior a donde se mantiene a temperatura constante has- ta la transformación total de la es decir se realiza la transformación en forma isotérmica. Se verifica la transforma- ción por medios observación rnicros- "'V.JA~(:>', etcétera. .........â¢..r>I·'C'A fue estudiado y desarrollado por Bain y 5. Fenómeno y mecanismo del temple El fenómeno ción de la veJIOCllda,a tras, se puede tal como se ha comentado, de dos formas: velocidad de enfriamiento un factor que depende de la naturaleza dad medio de temple, de la masa del etc. térmico de acuerdo con la OV"r"\1"Oclt1,n Sl,glIleulte: dT v = K. Tm) siendo: TEMPLE K. Un factor que varÃa con la naturaleza del miento o masa del metal. Temperatura de temple (estado ..........J".....u .... " .......v 1'0"''''''''''''''''''1'"..-", del medio de enfriamiento. de Por consiguiente base a la expresión anterior, el estuC1:lO del meca- nismo del temple se puede encarar de dos a saber: Mantener constante Tm y variar K, modificando, sea masa metal, sea el medio de enfriamiento (método de temple con enfria- miento continuo). b) Mantener constante K y realizar el enfriamiento en tres (método de temple con enfriamiento escalonado o por acuerdo con el siguiente orden: b1) El metal desde Tt se enfrÃa en un lÃquido a temperatura TI su- perior a Tm, pero inferior a la del punto critico inferior. El metal a (temperatura constante) durante un tiempo t, lograr la transformación de la auste- nita. En la última el producto siderúrgico se enfrÃa desde hasta Tm. 6. Método de temple con enfriamiento continuo. Descomposición de la austenita en función de velocidades de enfriamiento crecientes En su oportunidad se sobre el diagrama de las aleaciones del hierro y del carbono, el proceso de tnmE¡tmrmaCllón de la austenita, de composición eutectoide en perlita; el eutectoide que corresponde a un equilibrio reversible, está constituido por ferrita y ce- mentita. En dicha ocasión se consideró, que para una dada velocidad de enfriamiento, el pasaje al nuevo estado se producirá por germinación o nucleación y crecimiento, estando el fenómeno' por la nucIeación de cementita a cuyos lados, en función del tiempo, se la ferri- ta. La distancia interlaminar de este constituyente perlita está estrecha- mente vinculada con la ley de enfriamiento. Si se considera que la velocidad de enfriamiento va aumentando, va- que se va atravesando más rápidamente la zona de transforma- lo que variar el de descomposición la .........'n'v" ...... "."'. Del acerca de cómo se va realizando la descomposición de la austâ¬~nlta. se obtendrán una constituyentes cuya pn~senCl.a dará a la de las Cal~acter1st;lc2lS ..".,."",,'..........,...,0 El análisis de cómo va avanzando o pf()~es~mClo de la asà como los nuevos "'''''..,'o+ .. 1-.... ''Uy.,.1-""" olbtE:mldo:s, en función de la resistividad elâ¬~ct]:"lCl:l, uu....¡;;..........'''...n.uV'' 6 ANTONIO E. STURLA - TRATpâ¢.MJENTOS TÃRMICOS DE LOS ACEROS ción, determinación de dureza, tensión de rotura, alargamiento, análisis micrográfico, etcétera. Si se calienta el acero al carbono cOn 0,9% de carbono (eutectoide), hasta lograr el estado austenÃtico homogénea (temperatura superior Ac1) S a continuación se lo enfrÃa con velocidades de enfriamiento crecientes, dos fenómenos son detectados por cualquiera de los métodos de observa- ción antes citados: a) La temperatura de transforlnación de la austenita desciende con el incremento de la velocidad de enfriamiento. b) Se van produciendo nuevos constituyentes estructurales. En la figura 1 se ha esquematizado el proceso de transformación de la austenita con enfriamiento continuo de UI1 acero de 0,9% de carbono, en función de velocidades de enfriamiento crecientes. Con la curva de enfriamiento V¡, se ha indicado la transformación que tiene lugar por enfriamiento lento, por· ejemplo, equivalente al que Tiempos Perlita Austenita Marten- Martensita Troostita Patiita sita y Troostita laminar FIG. 1. Estructuras de los constituyentes obtenidos por enfriamiento continuo luego dea~t~Jlizar un acero e =0,90 %, a distintas velocidades de enfriamiento. Posición~~!astemperaturas de transformación (según Portevin). Transf~a!ciónal calentamiento Al Transformación al enfriamiento ~ VCi velocidad crÃtica de temple inferior VCs velocidad crÃtica de temple superior. TEMPLE o bien en el aesclen.ae con dentro del enfrÃa al aire. de una 1"1" ...,.,"' .... de alre- se en el ciclo de rec~oc:lc1I::>, centro de una muy VOjLUrmrWSa El constituyente obtenido, es dedor de 240 Brinell. Realizando un enfriamiento más velocidad V2' practicado al aire por ejemplo, su efecto, en piezas pequeñas, es similar al que se obtie- ne en el centro de las medianas dimensiones enfriadas en se tra- duce en una muy fina que puede ser sorbita o troostita ras con durezas variables entre 350 y 400 Brinell. Tal como se indica en la figura 2, el punto crÃtico lentitud, según ah az, a3' etc., en forma continua. La troostita, se colorea con los reactivos no _~r"''''''''''' por el como oscuras nó- dulos, en los lÃmites de los granos de austenita que le dio VA A5'-"U.' .l.V.l.'¡;;UJla.1.lVv el microscopio electrónico se ha determinado laminar muy fino. Las láminas son muy ....v'Lh .............'''' sUlDSl:8te el poder de germinación espontáneo, el espesor las láminas decrece hasta p. En la 3, debida a la influencia de la sobre fineza de la ""Qt'rlll'hrr!l La figura 4, original de muestra la influencia de la finura de la estructura sobre la dureza. Velocidad de enfriamiento ·C/seg MartensÃta M +A muestra el efecto de la velocidád de de:SCCimlpmHC:LOn de la austenita de un TroostÃta Austenita Martel1sÃta100 L 8 FIG. 3. Influencia de la temperatura de formación sobre la fineza de estructura MEHL). 1.130 106 1.090 1 rK' Espesor de la ferrita 1.050 727 ....... decrece 1.010 Espesor de la cementita 1,50 .I.-__-+ .-..+-_-.il-_+-_.......--' 970 2,00 2,50 3.00 4,00 3,50 de la de estructura sobre la dureza Green). 0,38:0-.---::---------------- 200 220 240 260 280 300 320 Dureza BrÃnell TEMPLE 9 En ciertas ocasiones es frecuente que, al obtener la estruc- tura se ha realizado un dulce; aunque con di- ficultades, el acero en tal estado, es susceptible de mecanizado. Con'tinuando con el de la velocidad de enfriamiento, se observa alcanzado el valor se produce un desdoblamiento de la transformación; el punto Ar se en dicho instante Ar' y el nuevo punto situado por debajo de 300 se identifica como Ar'" define la apa- rición de un nuevo constituyente, muy reacio a con los reacti- y de una conformación acicular, llamada cuya caracte- fundamental es su A la velocidad de enfriamiento que define la presencia de martensita se la denomina velocÃdad crÃtica inferior de temple. En la se pue- de objetivar este proceso como el que se obtendrÃa templando más bien pequeñas en aceite. La velocidad V4 un incremento de la proporción de martensi- ta en detrimento de la el acero experimentará un nuevo au- mento de dureza. En la fotomicrografia 5 se observan los constituyentes que se obtienen en estas condiciones de temple: troostita oscu- ros) y martensita. Cuando la velocidad de enfriamiento V5 es tal, que aef,arlar1ece solamente se produce la transformación martensÃtica, el acero ha rido su máxima dureza y entonces se dice que está templado. A esta cidad, que puede ser del orden de 200 cC/seg (para el acero en estU(11l0 se la designa velocidad crÃtica de temple superior. La condición que satis- face este se enfriando, por ejemplo, el acero en agua a 30 oC. 5. Acero eutectoÃde templado a una velocidad critica menor la critica de 10 En la J.V"'JULL"'L fÃa 6 se muestra la es- tructura resultante de un acero tem- en a 30 oC. se pre- senta en forma de jas o acicular y el blanco austenita resi- duaL FIG. 6. Acero eutectoide templado en Martensita en acicular sobre un fondo blanco de austenita. con nital2 Como es dable la transformación de la austenita ha cam- biado por completo, ya no existe el proceso tiene en forma instantánea desplazado hacias en un intervalo designado y fin de la transformación) que se extiende para el acero eutectoide entre +260 y -160 oC y que es insensi- ble a la velocidad de enfriamiento (ver nota al final del capÃtulo). Con del último caso (velocidad la austenita sufre la transformación ya a el contenÃa a elevada tem- se ha por para lugar a la formación de en este caso (velocidad solamente ha producido la de yen a, pero alqjado el carbono en solución, inserto en el cubo de cuerpos centrados. Como se recordará el hierro alfa o ferrita disuelve a temperatura ambiente sola- mente 0,008% de carbono. La que interesa a la aUSLEmrta, en un breve del orden lurUléllCllJill de de los lÃmites de 0,5 . 10-7 hasta ve'LOC:La8l0 media de crecimiento es de de 106 rnln/~~pO' Las dimensiones las de están 11l1mtao.as tamaño de los granos de austenita. Cuanto tanto más serán las de ra de martensita una dimensión COlrrâ¬~Splon.d.llente del grano de austenita sucesivas que tada su por en nrlI'nC'1r' ~r''rn,",.r.A serán TEMPLE 11 Fe e Fe e e e Fe Fe LJ-----....e-------I-:.I Fe n ..." ....... ,'"'1f"F"" cristales tendrán una orientación entre FIG. 7. Austenita: carbono en el centro del cubo y en el medio de cada arista. e sà que formarán un de 60 a 1200 , los restantes se Esta orientación está directamente austenita. La de las placas de martensita con el metalográfica, cuando se la observa en el microscopio nrlBSâ¬mta n'"'\Y"H't"'\Y" ..... ciones aciculares. En la representado de se puede observar, en com- ........ ''' ... r-lf'1n con la de la ra 8, la modificación de red y distribución de los átomos tanto de hierro co- mo de carbono. Fe Fe e Fe :P' ........- 2,64~ Fe LI---------I.J r-Fe 3,04 e¡ Martensita tOt-""H"f'ln de temple. FIG. El nuevo estado, martensÃtico, está fuera de equilibrio, se trata de . una solución sobresaturada de carbono en hierro alfa (ferrita). Los átomos de carbono, se como se indica en la figura 8, en el sentido en la mitad entre dos átomos de hierro. Mediante rayos se ha podido detectar una cierta distorsión de la indicando la conformación ligeramente tetragonal o cuadrática := 1,037). En la 9 se ha represen- tado variación de los pa- rámetros de la maUla tetra- de la martensita con tenor de carbono. o 12 1,06 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 1,00 2,0 e A 3,66 3,64 3,62 3,60 ~-+-_+--+_-+-_+--+_-+-...J 3,58 1,8 2,0 relación e S a 1,10⢠según Honda y Nishiyama + Ohman A 2,90 3,08 2,92 FIG. 9. Variación de los de la malla tetr~:on,alde la martensita con el tenor de carbono y de la austenita. La elevada dureza de la martensita tiene relación directa con el gra- do de deformación. La relación c/a está dada por la c / a ::::: 1.000 0,005) + 0,045 x % C. Si el carbono es cero, la relación es la unidad. En este caso la celda, es la que corresponde a la ferrita. Los del lado del cubo son una función lineal del conteni· do de varÃan en forma directamente con el contenido de en otras el grado es tanto más intenso cuanto más es el porcentual de carbono. De esto se infiere que la no posee es no es considerada como un 'AHHUUC,"",\J '""''-''"''u,.......", sistema una sola fase de COJm[)OSlCIÃn terÃstico de una sólida. 13 En sÃntesis la velocidad crÃtica de velocidad necesaria mantener intacto el estado hasta la del punto Ms, es decir alrededor de 260 oC para el acero con 0,9% carbono. A este respecto, es conveniente hacer notar el papel que en este el tamaño del grano, cuanto mayor es el grano del acero, tanto menor será la velocidad critica de temple, dado que las jun- tas de los favorecen la nucleación En este sentido corresponde te- ner el del grano, es tanto mayor, cuanto más temperatura de austenización (previa al temple) y el tiempo de permanencia a dicha V"""UtJ'uL En la figura 10 se nota la influencia del ~ontenido de carbono de los aceros, sobre la de del Ar''' sobre las máximas durezas que se alcanzar. TEMPERATURA DE APAR1CION DE AR'" %C MAX1MAS DUREZAS DESPUES DEL TEMPLE HRe L.-- /'" / I I 70 60 50 40 30 20 10 O 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 FIG. 10. Influencia del contenido de carbono de los aceros, sobre la temperatura de aparición del Arm y sobre las máximas durezas que pueden obtener. La figura 11 muestra la variación de distintas fÃsicas del por del temple. La martensita es la 12 se la variación ar~~armâ¬ntlD, en función del contenido de "''Jilr''hn,nCl pe Ve T Amplitud de Aa CONCLUSIONES FIG. 11. Variación de las pr TEMPLE estaDJle Oresidual que no se ha transformado, por CO]USllg'Ulellte la dureza obtenida, es inferior a la del caso por la de la austeni- ta residual que es relativamente blanda. En"la figura 13 se han graficado órdenes de grandores caracte- rÃsticas de los distintos constituyentes. La austenita es de baja resisten- gran alargamiento y resiliencia elevada. Se ha considerado el caso de un acero eutectoide pero puede ocurrir que el mismo tenga ferrita libre si es hipoeutectoide y cementita libre si es hipereutectoide. Estos constituyentes pueden encontrarse no obstante haber realizado el temple en los siguientes casos: 150 100 50 30 20 o crt =250/300 az = 225/250 1 234 Ferrita 234 1 234 Perlita Martensita 123 4 Troostita FTG. 13. Orden de grandor de las caracterÃsticas de los U.lO"J.U"VO constituyentes. Tensión de rotura at Irnl",,",,2 Tensión de fiuencia az Ircr/'rnn'l:': (3) AJargamie:nto por 16 ACEROS Sà en el calentamiento del acero hUJoE:mt,ec'tOlde, zado entre entre y no se ha IAcn-r1n cementita rel3p(~ctlV(lmente. la del acero que b) En el caso de la austenización ..,nTliT1,'OT''''' SU:SCEmtlD1e que el enfriamiento no sea en la parte lo cuando atraviesa o Acm como para impedir la precipitación de la ferrita o de acuerdo con el acero que se trata. El estado con ferrita libre o producido lentamiento inadecuado o un enfriamiento inicial insuficiente, .rnT"\"""'" las asà por la de una en un acero templado, sue- le reducir el lÃmite y la resistencia a la A modo de se reconlienda tener que la VeJlOC:LCl2lCl crÃtica de depende de una serie de y varÃa con la compo- SlClOn acero sobre todo por la acción del contenido de carbo- no. Los elementos de manganeso, cromo, nÃquel, molibdeno, tienen también en variada de acuerdo con el contenido a la de dos o más de 7. Dureza del acero templado. Martensita la alta dureza de la marten-Los factores sobre los cuales sita son: a) de de cementita de la "',.... .......,,1'"\.... sólida gamma y retención de esas partÃculas en forma de solución sólida sobresaturada en el retÃculo del hierro alfa (for- mada en el enfriamiento hasta donde ac- túan como impidiendo el escurrimiento. b) del retÃculo. c) internas. d) del grano [mo. AdlU(l1C~m(lO valores a los distintos factores se nitud resultante de la del acero de la SU!Ulente Dureza natural de la ferrita Aumento por afino del grano Aumento tensiones internas Presencia carbono en la o celda elemental Total 115 Brinell 80 BrineU 200 Brinell 285 Brinell 680 Brinell TEMPLE 17 Del de los se observa que la de la martensita es veces superior al de la ferrita. La (ragilidad de la martensita, está vinculada con las tensio- nes internas que se originan corno consecuencia del temple. Entrando más en detalle la alta dureza de la ....... o'"...'"n·~"',.Y"n jin (MetalografÃa y tratamiento térmico de los metales) dice: "se la alta dureza por la formación de una delgada heterogeneidad micro y sub- mll~ro:scóplc:a de su distribuida regularmente por todo el volu- men, es por una gran cantidad de defectos en la estructura cristali- na. La heterogeneidad microscópica se fonna como resultado de que en el grano de austenita surge una gran cantidad de cristalitas finas de mar- tensita, por "Cada de está compuesto de bloques, cuyas dimen- siones son considerablemente menores que en la austenita básica. La fragmentación de los bloques, se produce por las grandes microtensiones que surgen como resultado de las variaciones de volumen durante la transformación 'Y~ a (endurecimiento de " "Los lÃmites de los bloques de martensita, que tienen dimensiones li- neales cercanas a 200-300 A, forman heterogeneidad submicroscópica. El espesor de las de martensita es de 0,001-0,1 mm. En este es[)aC]LQ pueden ubicarse de 30 a 5.000 bloques de mosaicos de los de martensita. Las superficies de separación de las placas de martensita y sobre todo los lÃmites de los bloques, son obstáculos dificilmente fran- queables, para el movimiento de las dislocaciones." "Dentro de los bloques, el movimiento de las dislocaciones, se ve difi- cultado por los átomos de carbono, que se encuentran en la red cristalina de la martensita, y que crean deformaciones estáticas de la red cristali- na. Todos estos hechos, determinan la alta dureza del acero con estructu- ra La fragilidad la martensita está relacionada con 0'T"~n''If'1t:>a tensiones internas que surgen durante su formación." El volumen especÃfico de la martensita es el máximo, mientras que el de austenita es el mÃnimo. El volumen de la austenita con un porcentaje de carbono variable entre 0,2 a 1,4% es de: 0,12227-0,12528 cm3/g, mientras que el de la martensita está comprendido entre 0,12708-0,13061 cm3/g. Los correspondientes para los distintos son: Volumen especÃfico cm3/g Conglomerado ferrita-cementita Martensita a 0,127 De la Ã'lhQPJ'V~¡('lt\n de los valores se que, durante la formación de la se una modificación del volumen que una de las causas más que ten- siones internas y factibles de dar a deformaciones e inclusive de ~~r,hcn ....·c>'" y fisuras. El grado de deformación de la es función del contenido de carbono, de ello se infiere, que asà será el aumento de volumen, como se a continuación: Contenido de carbono Aumento de volumen C% % 0,4 0,4 0,6 0,46 0,7 0,85 0,83 0,9 De los valores citados se deduce que el mayor aumento de volumen con el acero eutectoide, que por esta es el acero más ;::'C:J.J.,;:)J.llJJ.c; a las deformaciones y cuando se lo IJc;J.U t-J'LC1.. En el acero con de se observa una del volu- men, como consecuencia de una de austenita residual que tiene menor volumen y por ende de la mar- tensita. En la los valores de dureza y volumen es- pecÃfico, para aceros al carbono en función del contenido de carbono para el metal (estructura y en estado recocido. H 700 0,1294 Ha r---ro ~N 600 /' 0,1290 En la tabla 1, se dan los de las propiedades mecánicas de los aceros al carbono en función de las distintas de martensi- tao TABLA 1 PROPIEDADES MECANICAS DE LOS ACEROS AL CARBONO CON DISTINTAS PROPORCIONES DE MARTENSITA EN SU ESTRUCTURA Contenido Proporción de martensita Tensión de Tensión de Estricción de carbono enZa estructura del acero rotura °t Oz NOTA: en un trabajo sobre la martensÃtica: "The nature of martensite. Transformación of Julio de 1959" ex- presa lo "El mecanismo de la transformación martensÃtica es, en un reordenamiento de la red cristalina en el cual los átomos vecinos relativos inferiores a las distan- cias interatómicas y con lo cual los átomos no han cambiado sus posicio- nes Resulta por eso que la necesaria este pro- ceso muy débil ser LU'_LLAUC;Ll Y'\lF'",,,nai-,,, por la térmi- ca, mismo a temperaturas relativamente (lo que no seria el caso si procesos de difusión). esta desde hace mucho ",,,vUlI../V la transformación m CapÃtulo 11 CURVAS "5" DE BAIN Y DAVENPORT 1. Transformación isotérmica de la austenita. Diagrama TTT o Curva "8" En ocasión de estudiar la transformación de la austenita con miento continuo, se ha podido que las transformaciones inicial- mente producÃan con lentitud, pero a pesar de ello demandaban o insumÃan en cierto Se además que la formación de la perlita tenÃa lugar en dos etapas: donde la transformación se originaba por desplazamiento o movilidad los átomos que debÃan difundir: transformación de la· red cúbica y) a la de de cuer- pos b) formación de la cementita. estudiado el papel que juega en las transformaciones, la veloci- dad de enfriamiento y observado que, a medida que la misma aumenta, la estructura de equilibrio ferrita-cementita (perlita) se obtiene cada vez con menos definición lograr productos de transición que ael:>erlaen de la velocidad de enfriamiento y de la conrlpOISlClón En virtud de lo dicho, la transformación se va a menores 721°C. conocer la cinética de la transformación de la es ne- enfocar el estudio del problema desde otro punto de tal co- mo lo hicieran en la oportunidad Bain Los métodos para los que lu- gar a distintas ser los mismos que en ocasión del estudio las transformaciones con enfriamiento continuó. De ellos el análisis y el método dilatométrico que es muy ya que el volumen la red del hierro alfa (cubos t'Y'Pr........... .o que la del hierro gamma por tr~lnt=ltOJrmaC]lOnde la austenita (red gamma) en el agre- alfa) y cementita, se con dilatación. El en forma sintética, en las transforma- ciones que se obtienen por temple interrumpido en un baño de sales o de plomo fundido manteniendo al medio a una constante. Si se una probeta (de pequeñas para el efecto de de un acero eutectoide y se lo calienta a una temperatura superior a de manera tal que la estructura esté constituida sólo por austenita homogénea, y luego se la sumerge rápidamente en un baño de sales que tiene 650 oC se mantiene a esta temperatura, tiempos varia- como se indica en 1 y luego en todos los casos se lo enfrÃa bruscamente en agua. Mediante el examen de las probetas, se ir consta- tando el de transformación la austenita. Asà por ejemplo al ca- bo de dos de a 650 transformado uno por ciento de y el remanente que en la se señala con áreas blancas al enfriar bruscamente el acero en agua, a con- tinuación de los dos se obtendrá mariensita. La proporción de martensita de la templada corresponderá a la austenita aún no transformada. La curva inferior de la figura 1 en función de la dilatación, cuantitativamente, la cantidad de austenita transformada en perlita. En la figura 2 (a) se ha indicado con rs, la curva antes mencionada -donde se puede que existe un perÃodo o tiempo de incubación or- (requerido para la formación de un número de gérmenes) o sea de estabilidad de la austenita, a continuación del cual se forman los gérme- nes o núcleos de comienzo de transformación con una velocidad Vg (velo- cidad de número de por unidad de tiempo y volu- men). núcleo o germen formado crece con una velocidad lineal Vc. Retomando la figura 1 cabe formular las consideraciones: al comienzo de la el acero sólo contiene áreas y poco numerosas de perlita por cual la pendiente es pequeña. Ellas cre- cen en el perÃodo rs (figura 2 [aJ)o Durante el transcurso del tiempo que corresponde a sq la superficie de contacto con la austenita madre crece y por la descomposición se acelera. En la final de la a q la velocidad de avance ....4........4'''''.... como consecuencia del crecimiento de las áreas de perlita, que o molestan su desarrollo. Las curvas rq son tanto más extendidas, cuanto más elevada es la 1-0''''''''1''''0,",,,,1",,,,,,,, de transformación. velocidad de transformación depende de velocidad de nuclea- o sea del poder de del acero de la ,,"-JU4AA'-'LLIJ'V Ve Es evidente que cuanto más próxima tem- "","" ... r>ih'''''r> de transformación a 700 no obstante la gran' difusión, los Esto difÃcil admitir a""...'·...,..,. ,,", ... n veJlOCJl DE 23 Tie o en segundos Enfriamiento en sales a 650 seguido de enfriamiento a temperatura ambiente luego de mantenerlo a 650 oC durante varios tiempos 0,9 TernPE~ratura de 100 90 80 o 'U 70al E .E 60(J) c:: ~ 50 T 650 oC B c:: 40Q) 'ü p --i Ar" Ms ._~ t Ar'" ~ Vg a 1000 t (seg) 700 ""!IIIi!~-""a'-' t-· 650 'I---;.........---I,,..a;..,~~ ~ W b 500 1---,..4-4lIIl~1-H+-~~:--- "'L - t 5~~ 400 Ar" :::::::::: JI...650_ O1----+---+-----:---+--1 - -~- - - M _.... - -- -100 1..-_-.1.__--'- --'--_...... roe t(seg) 20 60 100 % FIG. TransformacÃón isotérmica de un acero eutectoide (C 0,90 %) 650 oC. (a) dilatación-t.iempo T 650 OC) (b) TTT (e) en función de la telm{:ler:atllra A = austenita Ms comienzo de transformación martensÃtica P B bainita Mf = fin de la transformación martensÃtica M martensita Vc velocidad de cristalización o crecimiento Vg Velocidad de nucleación o g-el'mllllaClQln de difusión de los átomos de carbono, es tanto más cuanto más elevada la "Pero ocurre que debe tenerse en cuenta la for- ma de los de ferrita y a su vez de los factores que que el crece con la tem- de y los átomos de en virtud de ello, de- recorrer un camino más amplÃo para su de manera a la de la ae:sc()m1Po~:aC]lOn es -Guillet-. Procediendo de esta manera, para L' UL'" t~jmpera1~ul·as inicial de de la misma mer caso la constancia y el enfriamiento a intervalos variables se construir una curva denadas los valores de las YccH-nn,Ã...."t".' ... r"'. y en abscisas CURVAS DE BAIN DAVENPORT fijar de la 10"'01" ..." .... 1....... forma:los Ci:ll,U,,,.:>'u."J;::} serán dos curvas que de la transformación de la en consti- cm:'re:sp()n(uentâ¬~s a cada temperatura. El conjunto de Ãsoaustenl1;ICflS trazadas en (b) de la 2 constituye el diagrama tem- peratura (T), tiempos (t) y que dada forma que ad- se la ha dado llamar también curva C. En realidad, continuando con el estudio de transformaciones, se lle- a o establecer tres dominios de ........,... c· ........,..n..u:1CHJn(~8 ""~.u....uau.ul", en las 2 Y 3 como dividiendo la de temperaturas desde 721 oC hasta por Ar', Ar" y Arm . Es evidente que sus como que suelen curvas, dependen de la composición otros factores .. Ar' de 700 a 500 oC Ar" de 500 a 250 oC Arm por de 250 oC A cada dominio le cuya microestructu- ra están bien oelIDloas. conveniente tener que para interpretar los fenómenos que se detallarán a continuación, existen diferencias esenciales, entre los tres dominios, en lo que a la formación o generación de los constituyentes se refiere. En lo que concierne a la de las .....01.....,',...1""' ........'0 tes a los dominios Ar' y Ar", cabe hacer notar que dor es la difusión (movilidad o desplazamientos de es que se basa sobre el principio nucleación o germinación (velocidad de for- mación de Vg) y del crecimiento de formadas (veloci- dad de Ve). En la (e) de la 2, se ha representado el comportamiento de dos VeJlOC:loalGe:s. Haciendo al dominio Arm la cinética de la formación del constituyente, es totalmente distinta, ya que no existe tiempo de incuba- ción ni de crecimiento, el constituyente no se forma en función del tiem- po, sino que su constitución es instantánea y la cantidad producida de- pende de la temperatura, vale decir que el aumento de formación de la nueva está directamente vinculado con el descenso de la temperatu- ra, por las isoaustenÃticas serán horizontales. 1.1. Ar'. laminar: Perlita gruesa y fina. Zona (1) y de la figura 3. Curva de enfriamiento "a" Para al crÃtico la de mientras que la de crecimiento Vc es gran- nUCle:aC:lOn se inicia con la formación de de aplLaamEmt1e, a continuación de la se nuclea estructura laminar perlita (fotomi- Austenita estable para hipo e hipereutectoide Austenita inestable A Fineza de las láminas HRC =30/40 Ar'" MartensÃta HRC 63/66 n HRC 40/50 o Gruesa HRC =5/20 \ Ataque J más lento 50 B o Austenita estable \ \ 1 \ 1- - (5) \\ 1\ 11 \ (a)I ,\ \ \ \ \ tl \ \ 1 \ \ \ I \ 1 1 SOC \ 1 \1 \ (b) \ \ 1 1 I \\ \I \ \¡ \ 1 1 1 \ \ I I (e) \ , (d) Itelpre'S811ta,clcm et3Qllenlat,lca de una curva TIT de un acero: C 0,9 % Curvas de enfriamiento. Zona (1): Gran libertad de movimiento molecular Velocidad de reacción la de la fuerza impulsora a alta difusión. 'l" BAIN 27 FIG. 4. Perlita laminar: láminas alternadas de ferrita y cementita. En la figura 5 se ha esquematizado la formación de la perlita. A este respecto, cabe consignar que cuanto más elevada la temperatura de transformación, más gruesa será la perlita; por el contrario, a medida que aquella tanto más finas serán las láminas y por consÃ- guiente mayor la dureza del constituyente resultante. Para las temperaturas inferiores al punto crÃtico Al la velocidad de crecimiento Vc disminuye, mientras la velocidad de formación de crece, la distancia tal como se expresara an- 0.....,.. .,.,.1'''·''' y la perlita, en orden descendente se va haciendo cada vez más fina, hasta llegar un momento que las láminas son discer- nibles sólo con el electrónico. Núcleos de Nucleación cementita lateral lJ.eprE:sentélclcm e:~qtleIllatlca de formación de la Nucleación en borde de grano por nucleación e La dureza del constituyente es inversamente proporcional a ~, dis- tancia interlaminar:· Plaquet~sde agregados de ferrita y cementita muy fina (HB, dureza Brinell),1 . HB =80 (,1 en en carbono Núcleos de ferrita 1.2. Zona Ar" BainÃta (superior, media, inferÃor). Zona B de figura 2. Zona (4) de figura 3. Curvas de enfriamiento (lb" y "e" de la figura 3 Desde el punto de vista de la génesis del proceso, se observa que en la zona superior del dominio Ar", la velocidad de germinación Vg es mientras que la de crecimiento Vc, es pequeña. En este caso la pasa a ser el elemento rector de la reacción, por lo que su forma- ción predomina sobre la de la es decir constituyendo una es- tructura formada por ferrita y cementita, pero nucleada por aquélla, al constituyente asà formado se lo designa bainita superior. En la figura 6 se ha esquematizado la formación de este constituyente, donde las áreas correspondientes a las láminas de ferrita son bien reconocidas, fotomicro- grafÃa 7. Las partÃculas de carburo se disponen entre las láminas de la fase al- fa (ferrita). Una manera conveniente de observar la bainita superior, con- siste en interrumpir la formación A""-'""'-'JL AU.J.vU del constituyente (30%), Po:r' un temple brusco. FIG. 6. Bainita ",,,no,..,o,..· ferrita con aspecto de listones y las cementita son de plumas aves. En función de la fineza del constituyente, se puede alcanzar entre 30 y 40 Rockwel,l C. (En la zona de temperaturas más respecto En orden descendente de la temperatura de a de las proximidades de Ab se van observando las siguientes estructuras conformación laminar: perlita gruesa, perlita fina, sorbita y troostita. DE 280 la dureza varÃa entre 40 y 50 (a) (b) a ......"' ........... sobre un fondo claro de martensi- Con la obtención de esta 00'"'1"'"1'1'1"""-0 Rockwell C. Con mlCTC)SOOOllO electrónico se determina son áreas de sobre la ferrita prl:le11tE!ctIDldle en los contornos de los granos, con una de y cordones de cementita pa- ralelas a la dimensión mayor del área. En la fGrmación de la bainita media la veJ,OCJlUé;lU lo que un aumento del aS'De(~to a.l,.jLl,.U~a.l el constituyente ferrita de Ar" medida que la temperatura de tralllstormalClólll oeSC:leIloe fusión del carbono en la austenita se hace cada vez más es decir, a menores la velocidad de difusión es despreciable, mien~ tras que el de germinación es débil y la velocidad de cristalización es estas condiciones, tal como se indica en la figura 8 y 8' el C>lT1..onr",rfn ferrita-cementita tiene una forma acicular (aspecto de muy caracterÃstico. La cementita no es discernible. Se puede obtener estructura observar su forma, deteniendo la transformación (10%) por un La dureza oscila entre 50 y 60 Rockwell C. Ferrita sobre- saturada Coherente FIG. 8. Bainita inferior. ~J)elL:lU delineadas una La ferrita es acicular y la puede estar incluso en el interior de la ferrita forma de plaquetas minúsculas que tienen un de 55-60° con el longitudinal de la ferrita. FIG. 8'. Bainita inferior. Sobre el fondo claro de ..... n.".+.'.~n'.+~ se ven que son probablemente de la martensita formada antes de la transformación bainÃtica y .os DE BAIN 31 1.3. Zona . Martensita. Dominio de la Curva de enfriamiento d el acero se enfrÃa lo suficientemente se objetiva con la curva de enfriamiento d) como para evitar zonas Ar' y Ar", la formación de la martensita se como si la velocidad de nuc1ea- ción y de crecimiento fueran extremadamente En realidad, en el mecanismo de formación de esta estructura no difusión ni proce- so de crecimiento, que eran los caracterÃsticos que presen- taban dominios Ar' y AJ._n. El proceso es instantáneo, el aspecto del constituyente, es acicular en forma de agujas más o menos fmas forman- do ángulos de 60°. Se trata de una solución sobresaturada de carbono en a, es es una solución sólida de composición variable en fun- ción del contenido de carbono. Esta solución sólida es anormal, ya que el hierro alfa no disuelve sino 0,008% de carbono a temperatura ambiente, por lo tanto, el temple ha obligado sin a la red cúbica centrada a absorber carbono en cantidades variables, donde se produce una dis- 4-~""'Cl1"...... de la red que resulta cuadrática o Esta distorsión ~~y_ ...r,r11lua uno de los factores que la dureza de la mar- "'-'U."''''V'~, que será tanto más grande cuanto lnayor la distorsión, es decir cuanto más elevado el contenido de carbono de la marlensita. Cuando la ha sido enfriada rápidamente hasta una temperatura de alre- dedor de 250 oC (para este acero) la transformación martensÃtica aparece (punto Ms, s pero su formación no es función del tiempo y es que solamente continuando el enfriamiento (enfriamiento continuo) es susceptible obtener nueva cantidad de la estructura madre (austenita) transformada en mariensita. Cuando se interrumpe el enfriamiento, ce- sa la transformación, por consiguiente la proporción de mariensita logra- da es función de la temperatura alcanzada por debajo de Ms. Las lÃneas isoaustenÃticas son rectas horizontales, tal como se ha indicado en la fi- gura con las Hnes de Ms, 50% y Mf. Por el aspecto o conformación ge- la curva se la curva de la o de Bain. En la 9 se ha diagramado el proceso de avance de la formación mariensÃtÃCa. La austenita inicia su transformación en martensita a una tempera- tura crÃtica Ms, caracterÃstica para cada acero sensible al contenido de a una Mf, de O también de1IDllda por composición quÃmica del metal de del:Ja¡::)arl- ción de la austenita restante). La de mariensita formada para un dado descenso de tempe- no es constante. El número o cantidad de agujas producidas, es De(]Uâ¬mo y a medida que la desciende dicho nú- (,4. u.,,''''', hasta que decrece de nuevo, hacia el fin de la transfor- ta or :a, :m Jr le ;a. or li- ,a n- ln el FIG. 9. Avance de la transformación martensÃtica. ..e 300 Ms 250 200 150 o 25 50 75 Mf 100 de austenita transformada en martensita FIG. 10. Transformación de la austenita en función del descenso de en (h), Y (d) las distintas dientes a la la formación de la martensita. son de mayor tamaño que las en función de .......HJfJ'cJ.LlL'c... más mientras que las son menores nos áreas de austenita su el """'''v'''J''''', el estará de ~""~J~'~ como austenita DE (b) (e) (d) FIG. 11. Esquema mostrando la formación de la marlensita. En (a) se ha representado un de austenita donde pr()~eSlVaJ:nente que la va por debajo de ap.are~CIEmd.o la estructura como se son las tienen menores porque no existe espacio para que sea de otra manera. Cumplido el ciclo el grano estará lleno de mariensita y el área blanca remanente (restante) a la austenita residual. consecuencia, el acero templado a la temperatura ambiente, conserva una cierta cantidad de austenita residual. El volumen o la de esta austenita remanente no transfor- es función de del acero, de las condiciones de auste- nización y del telnp1le. Existen numerosas evaluar la situación de Ms y entre Ms 500-300% C - 33% l\tIn 11% Si - 22% Cr - 17% Ni - 11% Mo Mf = 480-600% C 33% Mn - 11% Si 22% Cr 17% Ni 11% Mo la de aleación rel0n3Sâ¬mtaao la influencia de varios elementos tmnpenlttlra de comienzo de la transformación mar- Ni 2o tensÃtica Ms de varios aceros con un contenido de 1% de carbono. En 1 figura 13 se muestra la relación entre el tenor de carbono y la tempera tura de comienzo de la reacción martensÃtica Ms. La estructura martensÃtica que corresponde a un equilibrio inesta bIe, tiende a modificarse a medida se la somete a uncalentamien con elevación de y la conduce a un estado más es que en condiciones estará constituido por el ag:ref;ra JS CURVAS DE DAVENPORT 35 Transformación perlitica 450 550 650 750 Temperatura de transformación Transformación bainÃtÃca 350 26 ~----~+~-~--,+----~--___l 58 ,..---.....,...---....-------..------, 42 180 E E B, 140 1----lI~~---_l__---+---~ :x: 10 60 c: '0 40"[3 u .¡;: ü) w 20 16 o cr: I ctl N ID :s o ID ID ID 60 ..----~+----+--~,.....-----I ser considerado como por en- FIG. 15. Diferencia entre la de t-T'~1·n y media estimación del valor de por la n"'."' ..r."".r' ...... LO }- T min Vcs = t min diversas curvas de enfria- isotérmico y de en- L>l''Y\ n,,,,.. r:.tTI'''o. COlrresponaH~m;eal crÃtico inferior. de estabilidad mÃnima de la austenita so- breenfriada en oC. tiempo de estabilidad mÃnima de la austenita en zona perlÃtica. mm Al T min 16, se han representado las correspondientes H;"".LU.'~"''''~ continuo. Sobre el '>,r"'>lrn'> COlrresponOlE::m1;e a las curvas TTT de un acero eu- 17), se han trazado cinco curvas de enfriamiento continuo, se han objetivado: a) Curva de enfriamiento A, similar a la de un recocido de regenera- ción. s, ~s s, Le 0, GO n .a ;á 1- el la la b) La curva de enfriamiento B corresponde al normalizado de un acero con determinada masa que la transformación comience en B l y termine en 800 - 1.400 °F Aa1 700 1.200 600 1.000 500 \ 800 \ 400 \ 600 \\300 - Ia 400 Ia 200 200 100 - S l- O Martensita Perlita Principio austenita perlita 1 103 Tiempo de transformación en 5eg. :1 FIG. 16. DIAGRAMA DE ENFRIAMIENTO CONTINUO Diagrama isotérmico ---Diagrama de enf. continuo Curvas de enfriamiento a velocidad constante SegundosIOOco/.(}()() Comienza la transformación Termina la transformación lIJO10o -F;m~~fó~d; - ] Martenslta Martensita 100 t--I¡---+-T---+--~........¡r__---+--~ Termina - - -- lOO t--t-+t--~r+__\_--+_-----t----_l Ifs 400+--+--1-\--+-'\----;----4----1 3()()t--t--H-~~_+_-----.,;~--_+---_l 50o+--+--ti+--H'-+---+-----+~r__-~ FIG. 17. Curvas de enfriamiento continuo correspondientes a diferentes tratamientos térmicos sobre los diagramas TTT. A. Curva de recocido de regeneración. By C. Curva de normalizado. D. Curva de velocidad critica de temple. E. Curva de velocidad superior a la critica de temple. B C pueden representar también las curvas de enfriamiento de un redondo: y c) La curva de enfriamiento definida por si bien corresponde a un normalizado, presenta la caracterÃstica posiblemente por pe- masa, que una de acero resultará templado, es decir estructura será mixta. BAIN 39 J: a r La curva de enfriamiento D, es la curva lÃmite que corresponde a la velocidad critica de en virtud de la cual el acero resul- tará templado. e) La curva de enfriamiento E, corresponde a una supe- rior a la critica de temple. 4. Génesis de las distintas de la descomposición isotérmica de la austenita La génesis del desarrollo de una reacción en estado sólido está regido por dos factores, a saber: La fuerza impulsora de la reacción. b) La difusión. La fuerza impulsora de la reacción: Depende de la diferencia de temperatura entre el estado de equilibrio y la posición en estudio (debajo la temperatura de equilibrio). La difusión o libertad de movimiento molecular: También de- pende de la temperatura, dado que cuanto más baja sea más se afirman los vÃnculos o enlaces atómicos. Los cambios isotérmicos se producen corrientemente en procesos de nucleación y crecimiento y hay frecuentemente un periodo inicial de in- cubación antes de que los núcleos se formen. Haciendo referencia a la figura 3 en las zonas (1) y (2), la transfor- mación se produce por la difusión pues existe gran movimiento molecu- lar. La fuerza molecular de la reacción es pequeña. En las citadas zonas (1) y (2) la cementita rige la nucleación: el cons- tituyente resultante caracterizado por láminas alternadas de ferrita y ce- mentita es la perlita; por consiguiente la estructura perlÃtica forma como colonias desde el crecimiento del núcleo de carburo originado en el borde de grano de austenita, seguido por la nucleación lateral de la ferrita co- herente con el carburo. Estas dos fases son continuas e interdependientes. Cuanto más elevada la temperatura de la transformación más grue- sa será la perlita. A medida que aquélla tanto más fina, dura y resistente será la estructura resultante. En orden descendente, de tem- peratura de transformación, se obtiene perlita gruesa, sorbi- ta y troostita (todos estados laminares). En la zona (3) la transformación se produce por la acción de fuerza im- de la reacción (diferencia de temperatura); la difusión del carbono para formar la cementita, es cada vez más dificultosa y es que en esta zona, la ferrita es la predominante de la transformación, vale que es- te se convierte en el elemento rector de la por lo su formación sobre la de cementita, aunque los procesos de reacciones sean como en (1) y es decir constituyendo una estructura formada asà JeV,"JeJeH.l.U.v que no 1J,-"aUJJoJoJo'Ju. la no con,-"",,,,,,, r.n ha dicho con ........ f-o..."o·.... rl de carbono en hierro alfa o La mOlnOllO~!1a, de la bainita láminas de dad es de 105 vuâ¢. ...,'C..p;.. En la transformación martensÃtica,. no existen periodos de incuba nucleación y crecimiento progresivo, no existe difusión, la formació instantánea. La formación del nuevo contrarrestar el au de que supone su generación; en efecto el hierro gamma carbono que se mantiene, al modificar su red, en la de hierro alfa como el carbono no se pued~ adaptar a los interatómicos d la red se deforma en o cuadrática. se produce con un desarrollo de energÃa que deb con un subenfriamiento, para cada tempertura inferior Ms t-Cl1rY\-n.c....."'t-" ...... de inicio de de la sólo es suscep- tible de aquella parte de austenita que tal subenfria- miento compensa. Cuanto mayor es el contenido de carbono, mayor será la deformación que la red de la tetragonalidad VVJ,Jo"'Jo"'- "" al un mayor se requeri- u ..........w Jo CURVAS DE BAIN DAVENPORT 41 a las del acero eutectoide con la variante de ,",""~on'n"'r,... neas de que se encuentran encima las ya es decir el diagrama nuevos de gran importancia para resultados. Aplicando el razonamiento realizado al tratar el acero eutectoide, se pueden efectuar las siguientes consideraciones: Teniendo en cuenta que se parte de un acero en estado austenÃ- tico completo, al practicar el tratamiento isotérmico, el primer constituyente que precipitará será la ferrita, para aceros de me- nos de 0,9% de carbono y la cementita para los de más de 0,9% de carbono. A continuación se producen las transformaciones perlÃticas, sorbÃticas y troostÃticas, como en el caso del eutectoi- de, figura 18. b) Las curvas de transformación ABe y DEF (figuras 3 y 18) se de:spJ,azan hacia la izquierda como consecuencia de ser más rápi- das velocidades de descomposición isotérmica. Se da el caso extremo para ciertos aceros, tal como se indica en la figura 19, que las lÃneas del diagrama, cortan al eje de ordenadas, lo que significa decir, que es imposible, aun con enfriamientos muy grandes, mantener la austenita estable, para lograr o realizar las transformaciones isotérmicas a determinadas temperaturas. c) Las reacciones martensÃticas correspondientes a Ar'" descien- den tanto más, cuanto mayor es el contenido de carbono. d) El carbono es uno de los elementos de mayor gravitación sobre los desplazamientos de las curvas del diagrama de transforma- ciones isotérmicas. A medida que el contenido de carbono au- menta, el eutectoide, la curva se desplaza hacia derecha. FIG. 18. de ferrita si el carbono 0,9 %. De'pÃsiito de cementita si el carbono> 0,9 %. A FERRITA O CEMENTlTA tIfII F MARTENSITA 77EMPOS ESe. LOO. 1 C= 0,35 % Mn 0,4 --- 2 e 0,90 % 0,30 - - - 3 e =1,1 % Mn =0,30 % 1 Ms 1'--------- 200 2 300 3 / Mf 100 10 h tiempos1 h 1 min 15 min 60 min , 20.s 60.55,5 FIG. 19. Curvas TTT o isoaustenÃticas de tres aceros al carbono. 6. Transformaciones de los aceros especiales Los elementos de aleación, modifican sustancialmente la forma y dis- posición de las curvas del diagrama de la austenita. En la 20 se ha el efecto de los aleantes sobre las curvas refiriéndose a la misma y a las que tienen lugar. Las curvas son más complejas que al carbono y las modificaciones conducen a formular los siguientes comentarios: En las curvas de la "8" se hacia la lo nnpJJlCa decir aumento del campo estabilidad de la auste- en tanto mayor proporción, cuanto más notable sea el efecto del o de los ~A.'V""_U_'V'VU. b) prleClpl1~aClml,tanto de la ferrita como de la cementi- referente al de prl~CI1Plt:aCI'án. cURVAS DE BAIN DAVENPüRT 43 Tiempo Tiempo penitica bainÃtica Los elementos carburantes posibilitan dos narices Cr, W, Mo, V, Si 11----1------..... Ni, Mn, Cu, Al abren el campo de transformación y desplazan hacia la derecha a b FIG. 20. Efecto de los elementos de la de transforma- ción isotérmica de la austenita. Los elementos que forman carburos, W, Mo, V producen dos dominios de aus- tenita estable. (a) corresponde a Ar', transformación de austenita en el conglomerado ferrita-ce- mentita. (b) Ar", transformación de austenita en bainita. c) Las curvas TTT qtie corresponden tanto a la reacción co- mo a la bainÃtica tienen una forma de figura 2L d) constituyentes formados, a semejanza de los aceros al carbo- no, no son arbitrarios, comprenden dos con su modo de formación diferente: troostita y teniendo como elemento rector o director a la cementita. En la acicular, bainita e inferior el elemento directriz es la Cada uno de elementos rectores la for- ma y orientación a los que resultan. e) Tal como se en la por efecto de ciertos 44 ANTONIO E. STURLA - TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE LOS ACEROS ~ Ar3 H.....- Ar1 FIG.21. Descomposición de la austenÃta. Productosde descomposición de la austenita en ,reacción isotérmicapara un mismo tiempo de permanencia. Forma esquemática de las curvas de reacción isotérmica relativas a los diversos constituyentes. Austenita Msl------------""~ Mf 1----------- ferrita acicular bainita inferior Ma,rtensita Tiempos esc.log aleantes, se produce una discontinuidad o interrupción, creando dos dominios de temperatura con un pronunciado desplazamien- to hacia la derecha. De este hecho se infiere que: al) Se presentan dos temperaturas, en vez de una, de descompo- sición con tiempos de comienzo de transformación distintos. b1) Tres temperaturas retardadas, de las cuales una está mucho más que las restantes. En la figura 22 correspondiente al acero rápido 18-4-1 (W-Cr-V), la estabilidad intermedia es de larga duración, pudiendo alcanzar los tiempos de incubación varios dÃas. La diferencia fundamental entre las transformaciones en los domi- nios Ar' (perlita), Ar" (bainita) y Ar'" (martensita) consiste en que las dos primeras progresan según un proceso de nucleación o germinación y cre- cimiento que depende de la difusión y la evolución de las mismas, está regida por dos factores: Vn (velocidad de nucleación, número de núcleos o A ' '~/ y Vc (velocidad de crecimiento) que conducirán a la obtención una estructura final cuya fineza depende de los mismos. En lo concerniente a la transformación martensÃtica ya se ha señala- do que es instantánea, vale decir, que las dimensiones de las agujas son invariables. Comienza el proceso en Ms y progresa a medida que la tem- peratura disminuye hasta Mf, que suele encontrarse por debajo de la temperatura ambiente. Analizando el fenómeno de la transformación de la austenita desde el punto de vista de la velocidad de enfriamiento, a medida que la misma aumenta se obtendrán como estructuras finales las indicadas en la figura 21. DE 45 5hhoras o .._---------- 0 % ,--------- 20 % 30% ----50% 5 minutos Acero rápido 100..;...-.0-... _ FIG.22. Curva de un acero rápido.) o .1 e [l á o n 1- n l- a le a lB 7. Similitud y correspondencia del estudio de temple por ambos métodos de enrnamiento En la figura 23 (a) se ha representado el esquema utilizado en el es- tudio del temple del acero eutectoide con enfriamiento continuo, donde se hace notar el efecto del aumento de la velocidad de enfriamiento sobre la posición de los puntos crÃticos y la velocidad necesarias llamada crÃtica de temple, para obtener la estructura martensÃtica, en correspondencia con la máxima dureza. En la figura 23 (b) se han trazado sobre el diagra- ma TTT las curvas de enfriamiento correspondientes al caso anterior. La curva de enfriamiento V¡ señala en A el comienzo de transforma- ción de la austenita en perlita y en A' el fin de la misma. A la velocidad de enfriamiento Vci le una curva similar el diagrama TTT. Siendo Vci a fin de transforma- implicarÃa que la transformación en B, no se ha completa- do, razón por la cual la austenita no transformada, permanece inestable hasta la temperatura Ms. De esta manera se producirá una estructura (estado laminar + martensita). La curva de enfriamiento que intersecta a la de comienzo de transformación en C, producirá formación de una cierta cantidad de COllstltuyeJtlte del eutectoide y la austenita remanente al cortar en C' a T.r~ln~.Tfll''T'n~:lr~ en es que en este caso, hay mayor 46 ACEROS Tiempo (seg) b 102 Inicio de la transformación 10o Ar'" VI Velocidad de enfriamiento FIG. 23. de Bain (h) sobre el cual se han trazado las curvas de continuo correspondientes a la velocidad de enfriamiento que se indican en ~hseisa8 en el gráfico (a) para un acero euteetoide. La velocidad crÃtica de temple Ves, que es tangente a la nariz de la "8", curva de inicio de transformación-del diagrama TTT, y corresponde a la transformación en D, con un tiempo de incubación mÃnimo. Es eviden- te que en este punto se ha suprimido totalmente la transformación es es- tructuras del solamente habrá inicio de modificación en el punto D' sobreMs y término de la misma, en D" sobre Mf . Para condiciones de enfriamiento, como las correspondientes a la curva se en el campo de Ar'" toda estructura será mar- tensÃtica; de acuerdo con la temperatura fin del enfriamiento puede encontrarse en este caso, constituida la estructura por martensita y aus- tenita residual. 8. Parámetros que modifican las curvas de la "8" (T"IT) h"a.,.'~nQ factores o parámetros influyen en la forma y situación con re:;pecto a los coordenadas de la curva de la· "8". Entre los princi- que actúan sobre de y el grosor o afinamiento de la estructura (todos de la T-Ov...........O?> tura), sé citan a los ..a~~~"'VL;'''''-'''''', L;OJmp1osl.c101n nU1Tnt/"''l del producto "".. ""., ...."""" c) Tamaño del grano del acero. -----------------------------------_._-_.-----_._-_.. a) Temperatura de puesta en solución La influencia de la temperatura de puesta en solución, se manifiesta de distintas maneras. Cuando la temperatura se se aumenta la ca- pacidad de disolución de los componentes del metal, de forma tal, que al- gunos elementos libres, como los carburos, pueden entrar en solución, con lo cual se reduce la posibilidad de que los mismos actúen como cen- tros de precipitación durante el enfriamiento. Por otra parte, esta ción de temperatura origina un aumento del tamaño del grano y modifica las condiciones de las transformaciones al enfriamiento, produciendo por ejemplo, un efecto de desplazamiento de la curva "8" hacia la derecha, con lo cual aumenta el campo de estabilidad de la austenita, una modifi- cación de la velocidad critica de temple, etcétera. La acción de la elevación de temperatura varia con los elementos pre- sentes, asà por ejemplo, el nÃquel y el silicio que forman solución sólida con el hierro gamma, tienen un efecto poco notable, mientras que los formado- res de carburos, difÃciles de disolver, como el cromo, molibdeno, vanadio, etc., modifican considerablemente la forma de la curva como consecuencia de la temperatura de puesta en solución. En la figura 24 se observa para estos aceros, cómo la elevadón de temperatura de puesta en solución entre 850 y 1.100 por ejemplo modifican la traza de la curva 'ITT. 47 poco solubles o di- 103 104 105 segundos _ Calentamiento en horno -- CalentamÃento por ind~s.ción I I 10 102o 70 d) de la austenita inicial. e) Presencia de inclusiones, nitruros o ......"......" ...r'C< sueltos incompletamente. FIG. 24. Variación de las curvas TTr con las condiciones de puesta en solución. Acero al Cr-Ni-Mo (según Libsch, Chuang, Murphy). Temperatura de puesta en solución entre 850 oC y L 100 oC. CURVAS DE BAIN Y DAVENPORT IÃv"vH~ DAVENPORT 49 7 26 35 30 12 20 7 50 % de Martensita 3 300-.....---- 99 % -------------111*-46 200-- 100- 1 h 10 h 0-1-....------""---.....&-----...;.'----:.1----::.-.....1 10" l' 15 . Tiempos ese. lag. Temperatura de austenización 850 oC Grana mixto [N° (75 %), N° 7-8 (25 %)J FIG. 26. Curva TTT de un acero con de carbono y 0,37 de manganeso. Con respecto a las reacciones perlÃticas y bainÃticas, que como se ha en las al carbono, las curvas tienen continuidad, es decir que mantienen la forma de la "8" en aceros aleados no sólo se produce un desplazamiento hacia la sino que una uu.,'"'v ..... uJ..u.,....L\â¢â¢, ........ dominios) que llegar a ser muy en particular en zona perlÃtica figura 28 (3). Los tiempos de incubación son a los del acero al p!:nr-t'lrlno asà por ejemplo un acero con 4% Ni Y 2% Cr desplazan curvas mil ve- ces en dirección de abscisas. Los aceros con molibdeno producen una acción más sobre curvas como se observa en la 28 El cromo tiene efecto las en la zona con mayor 50 °C....- ---, - Ferrita y carburo 1----- 50 % de Martensita ------ootI 99% Dureza RockweH C 13 18 29 5 o 3 6 8 15' 1 h10" l' 10 h Tiempos ese. lag. Temperatura de austenización 850 oC Grano mixto [N° 7 (70 %), N° 2 (30 %)] FIG. 27. Curva TTT de un acero con 0,35 % de carbono y 1,85 % de manganeso. El cromo y el molibdeno, aun en cantidades, dan lugar e ciertos diagramas a dos narices, la superior correspondiente la trans formación y la inferior a bainÃtica. La d "'''''''''''1_''''''' en estos casos definido por la tangente a rima al eje de Algunos elementos de aleación, tales como el y boro produ cen modificaciones sustanciales sobre las curvas TTT. El formar con el hierro gamma, una austenita al ni trógeno que tiene en igualdad de condiciones, caracterÃsticas similares del en que se refiere tanto a las transformaciones con en friamiento continuo y a las como con a la estructu ra se forma. otro de vista se observa que: Las curvas TTI tienen una misma forma CI',:u... ,a,,·n 51 103 C 0,4 NI=5 I 101 102 1 104 700 - 600 - 500- 400- 300_~~~ 200 - 3 700 600 500 400_ 300 ~~~~ 200-1= 100- 700 600 500 400 300~~~ 200 ;: 100L Acero al Mn. 2. al Ni. 3. Acero al er. 4. Acero al Mo. FIG.28. Deformaciones de las curvas TTT bajo la acción de U~6"uu~o c) Tamaño del grano la figura 33 se pone en evidencia la importancia de la acción el tamaño del grano del acero. A medida que el tamaño del grano b) aumenta a medida que la ... r"..... .,.,."_n+ â¢â¢ _n de c) La zona Arm correspondiente a la de la es similar, en condiciones que las al carbono. Las diferencias que se pueden en las figuras 30 y 31 estri- ban en lo siguiente: La temperatura de formación de austenita al es consi- derablemente inferior a la del carbono. b) Las reacciones de los estados de transición son mucho más len- tos. e) La temperatura de la zona Arm es mucho más baja. En los aceros al boro, cuya caracterÃstica notable es su efecto en muy porcentajes, 0,0011% de boro. "Un átomo de boro, Sourdillon, para 19.300 átomos de es suficiente para desplazar sensiblemente la curva de la «S» de los aceros al carbono, en particular los de car- bono. Su acción se traduce en lo figura 32: Retardo considerable en la formación de la ferrita. b) Débil modificación de formación para la perlita. c) Retardo considerable para la aparición de la bainita superior." CURVAS DE BAIN DAVENPORT 700 600 500 400 300 30 40 50 60 HRc Dureza Fw. 29. Dureza de los pro¡d.u DE 53 Horas e 0,95 % N2 =0,6 % 105 seg 60 40 80 --Austenita . . Austenita con 0,6 N2 segundos minutos FIG. 31. Acción del nitrógeno sobre la pOSlClo'n del COIJrl.1ell1Z0 de la reacción 100 isotérmica para tres aceros FIG.32. Influencia del boro sobre la posición de las curvasTTT. (1) e = 0,63 % Mn=0,86% grano 6 (2) e = 0,65 Mn = 0,87 20()..lor---.,..---.--r------,-----....--....,--..,.-.... B 0,0018 % 10 1: 102 103 1.h 104mmgrano 6 1....- ...... Homogeneidad de la austenita La falta de homogeneidad de la austenita en el momento de produ- cirse el temple, sea porque algunos de los elementos no han entrado en solución sólida por falta de tiempo o temperatura, sea ferrita o carburos son los más corrientes, su acción se traduce en un desplazamiento de curva hacia la izquierda, figura 34, hecho que se evidencia en la nece- sidad de una mayor velocidad crÃtica de temple lograr la efectividad requerida, aunque en el caso de la es Esta circunstan- además de conducir a una estructura puede dar a accidentes de temple antes citados. Tiempo FIG.34. Influencia de la homogeneidad de la austenita en las curvas TIT. de un acero con e 0,87 Mn=0,30%y V 0,27 Austenita --- homogénea Austenita con carburos no disueltos Tiempo 700 1o 102 103 104 105 Tiempo en segundos 0,1 800 1---.,...--..,..--.,........ 700 r=-t~~~~[IIlIIILr---1-1 600 ~_-IfL-....p..,fL+---+--+--t----i 500 1-...:-~-\-.Jlt:---+---+---+---1 400 1--+-:-~e:r-;~2t'ol:::---+---+---1 300 1---+--+--':"....;N1--.;y"r--+--; 200 I---+---+---t---I.I"+-......-"t---; FIG. Influencia del tamaño del grano el de transformaciones isotérmicas de un acero. 0,87 Mn V = 0,30% A. Grano fino. B. Grano grueso. e) Presencia de Id(,lL,H..~,;)(,'Unt;;,;). nitruros o carburos poco solubles o (LUHL~/;- Las consideraciones efectuadas al estudiar el efecto de las 1n.1'·11~'nn;.. nes sobre la velocidad critica de asà como las realizadas al la de en son válidas en esta ?">·"' "t...'I'.....u.uu. A este respecto, cabe hacer notar, el rol juegan < ¡;;;, ...,.., vA.,........ v .... tos que actúan como centro de nitruros, V.lUUV'O, siones una función como la y en ........ """" 1''' de aluminio cuya solubilidad tiene a muy alta texno!er.attlra 1.200 yes de en reacción isotérmica. tos Las de carburos o ferritas que no se han disuelto en la austenita son fases cuya favorecen las reacciones lC!fll1"ál"Tn~""'''' que constituyen núcleos para las transformaciones de modo de '-4HJA........ U.U.u la templabilidad. De lo en este Ãtem se infiere el rol importante que juega o desempeña homogeneidad de la austenita; cuanto más perfecto sea estado obtenido en la condición austenÃtica tanto mayor será la estabili- dad y más lenta se desarrollará la transformación. CapÃtulo 11I FACTORES DEL TEMPLE Análisis de los factores del temple Composición y estado estructural del acero antes del temple En igualdad de condiciones los productos siderúrgicos sufren, de n"",:n..."ln con su composición quÃmica, distintas modificaciones por temple, ejemplo mientras en unos la dureza aumenta en otros disminuye. elementos que intervienen en ·la constitución del acero actúan de "f3f'.:(1ÃtElre]~te forma sobre la velocidad de enfriamiento, asà por ejemplo cuan- es el ~ontenido de carbono, tanto mayor será la duración del en- ;.0:;:;jtnatrnlen1CO y la velocidad critica de temple. Tal como se expresara [;¡;r:Q'po]rtuname~ntle, la posición de los puntos criticas juega un papel impor- ';.n.y.;'~.'W- al variar la misma de acuerdo con lo expresado en la fórmula: Ac¡ = 721 + 28% Si + 15% el" 15% Mn - 10% Ni - 3% V A partir de ciertas proporciones de elementos aleantes, como manga- cromo, nÃquel, molibdeno, la velocidad de enfriamiento es muy 1"'oC!lllf' igual a la y suficiente para que los aceros tem- es el caso de los aceros autotemples. tratamiento de recocido de homogeinización, atenúa la diferencia "'"..."'''' .... ''JL ......., ...v ..... lo cual se traduce en un aumento de la velocidad criti- ternnll~ y en una reducción de las zonas de temple incompleto. Por otra parte el recocido de regeneración (regularización y uniformi- de la granulometria de la estructura) al actuar la velocidad de ~lS()lUClOn en el calentamiento que da lugar a la solución sólida, reduce ger'me!ne:s, con lo que se modifica la velocidad critica de temple. térmica o grano sobrecalentado, heterogeneidad estructural fundidos, brutos de forja, "' .... rv..a,,."'_ y distribución de 56 ANTONIO E. FIG. 1. Estructura no uniforme de un acero de medio carbono que tenÃa un grano muy grueso y fue normalizado a 870 oC durante una hora. El efecto del normalizado no ha sido se requiere otro normalizado uniformar y estructura. x 100 1l1 I \ 800 ¡~~ Fin de la tr L. " de la perlitae Il,,,,u,.', ,ar'u,G) granularal 760:s f"...-~ Fin de la tra hsformaclón Ide la penrca Cl) 1", nin~r o.. E Comienzo de la transf rmación A1Cl) l- 720 T T T T T T 2 6 10 14 18 TIempo (minutos) en austenita. .~rnr.n ..,',", DEL TEMPLE de la transformación de la perlita de acuerdo con su forma, en austenita; para'una misma temperatura es más prolongado el tiempo para lograr la austenización, cuando se parte de perlita globular, que cuando se hace del laminar. Ahora bien, el tiempo de permanencia para disolver los núcleos de cementita no debe ser muy prolongado, porque se corre el riesgo de pro- vocar la oxidación y descarburación del acero, figura 3. Desde otro punto de vista, la templabilidad del acero con estructura glo- bular, es menor, en virtud de que los granos o cristales de carburos no di- sueltos la posterior transformación de la austenita. En algunos ca- sos, como en el temple superficial o endurecimiento por calentamiento selectivo, solamente de la periferia, como seria el caso de roscas, machos pa- ra roscar, terrajas, hojas de sierra, etc., es conveniente porque el calenta- miento no obstante ser muy rápido, da lugar a mayor temperatura y por FIG. 3. Acero al carbono con de carbono descarburado. El proceso de calentamiento para el temple se caracteriza por la disolución de la cementita libre con distribución reticular 4) ya que su Dn2St~n(~la con tal implica un grave riesgo porque aumenta la fragilidad de la herramienta y por ende constituye una zona de mÃnima con- centración de etc. y ser el de fisuras. Mediante la aplica- ClOn un normalizado, previo al tem- ple, por del rápido enfriamiento la cementita no tiene tiempo suficiente para separarse en forma de red y sà lo hace en cristalitas finamente divididas y dispersas. Las temperaturas conveQientes, pa- ra eliminar la red de cementlta en ace- ubicadas por encima de Acm tal como se 300 FIG. 4. Acero hipereutectoide constituido red de cementita y perlita larmrlar en hecho no afecta ace- núcleo no sufre efecto por el ca- lt::lll>QLUl.1CJ.J. DEL TEMPLE x 280 5. Estructura en bandas segregadas de ferrita y perlita fina (acero eutec'tOll1es:). Estructura heterogénea. en la figura 6, se mantienen las caracterÃsticas estructurales-he- teroec~nE~as que se manifiestan o traducen luego del temple en las consi- guientes propiedades mecánicas. El tratamiento del temple no constituye un medio para su eliminación. x 280 FIG. 6. Estructura anterior, sin tratamiento 1'V\,!tAl'';or tiene del la estructuraL 60 b) Temperatura de La temperatura de calentamiento para practicar el varÃa con el tipo o clase de en los al carbono es función del contenido de car- bono y tal como se ha al definir el en se requiere alcanzar para la mayor homo- todas estas caracterÃsti- v .... "'-'J.J.~J,vu. de las mejores mecáni- los valores de temperatura utll1l2mclos reC~O(:1C110, a saber: son b}) Aceros al carbono, con hasta TI + a 40 OC) siendo la del miento. de carbono. crÃtico C'nT'\C>....~r..... al calenta- Aceros con más de 0,9% de carbono. T t = ACl + a 40 OC) siendo temperatura del punto crÃtico inferior al calenta- miento. de carbono la austeniza- u.u.'VJJ.U... ..., por un sobrecalentamiento, se aumente con lo cual el acero resultará La razón por la cual el acero al carbono con más de que calentarse sobre el punto ACl y no AC3 para ción completa estriba en: 1) Un calentamiento por encima de Acm, para llevar a solución sóli- da la cementita libre, produce un engrosamiento del tamaño del grano, que sumada a la acción enérgica que tiene por el temple de un acero de alto carbono desde conducirá a un acero con considerable La dureza obtenible con una austenización completa no excede a la lograda con enfriamiento desde (20 a 40 por encima de AC ll porque el carburo libre (cementita), es más duro que el constitu- yente de temple. 3) Es factible la vU,U"J,ua,u 4) El proceso más conveniente para el temple de estos aceros, consiste en previo al temple un normalizado, para destruir la red de cementita libre y obtener una fina dispersión de los carburos. 5) Desde el punto de vista un calentamiento a mayor temperatura implica un mayor consumo de 6) Por otra una elevación en la lcA ..... T'\"_."lc,,._~ de calentamien- ..,--.J.l"....LJJ.Jv DEL 61 En la tabla y en la figura 7 indican los valores más convenientes de para el temple de aceros al carbono. TABLA TEMPERATURA DE TEMPLE DE ACEROS AL CARBONO oc 0,10 925 0,20 900 0,30 870 0,40 840 830 0,60 810 0,70 780 0,80 770 0,90 770 1,00 760 760 1,3 760 1,4 760 o G La evidencia de la necesidad de una determinada tempera- para que el temple sea completo y conduzca a la máxima compatible con el contenido de carbono, se pone de manifiesto con el siguiente razonamiento sobre la figura 8. Si se considera un acero al ,..........--------------, carbono con 0,45% de carbono, que se lo ha ido calentando progresivamente y a partir de 725 oC (posición del punto crÃ- tico inferior ACl) se han reali- zado los enfriamientos h~llCJ.r>("\c! respectivos, se observan los si- detalles. EL anda- 721 ......p (ü e .;::: en 600 ro N ~ :J O 500 400 300 200 2 Al 760 Ac, T, 790 + 20/40 (1) al 67 Kg/mm2 T (2) at 182 Kglmm2 T (3) 203 Kglmm2 Temperatura de temple (oC) 8. de un semiduro en función de la rnrnn,:>r"'Ttll~'"de miento de la curva de dureza, va indicando en CO:ITE~s]:)OrldE~nl::lacon los nllnt-f'C' 1, 2 Y 3, como a medida que la temperatura se el porcentual austenita formada va en aumento y por se incrementa la dureza por ende la tensión de rotura. En misma se ha indicado el valor de la temperatura del crÃtico y Tt al calentamiento para la austenización completa. Si realizara un calentamiento hasta del tal como muestra la '-U.· H'.. " por ferrita libre no 63 (b) Sobrecalentamiento Austenita LUEGO DE TEMPLADOS TEMPLE de los pero a expensas de gruesos o de gran tamaño de austenita, que al producirse el temple posterior, será origen de agujas grandes de martensita. Con estado, el acero adquiere mayor fragilidad que con el primero. c) Tiempo de calentamiento Las consideraciones efectuadas al tratar el recocido, sobre la velocidad de calentamiento y tiempo de permanencia a femperatura son válidas para el tem- FIG. 9. Microestructura resultante pIe. de una austenización incompleta: El tiempo total de calentamiento, ferrita y de martensita. para obtener la concentración requerida del carbono y de los elementos de alea- ción en la austenita se determina, no obstante (a) indicado oportuna- Calentamiento normal mente al tratar el recoci- Austenita do en forma experimen- tal (como se indica en la tabla siguiente según el tipo de horno) o por fór- mulas empÃricas. Es necesario que la permanencia a tempera- tura no sea pa- ra evitar el engrosa- miento del grano y la descarburación superfi- ciaL Martensita Carburos Martensita I 1 0 1 IJ f -/ FIG. 10. Efecto de la temperatura de temple sobre un acero al carbono hipereutectoide mostrando la cantidad de carburos libres y la martensita acicular. El sobrecalentamiento produce una martensita de más grandes y una de la proporción de carburos libres. LU~'.LJ'J PARA CALENTAR PIEZAS EN VARIOS TIPOS DE HORNOS PARA REALIZAR EIJ1'EMPLE TIEMPO TOTAL ENTRE 800-850 de horno Redonda Horno eléctrico 40 a 50 50 a 60 60 a 75 interno a 40 45 50 55 60 con llama Baño de sales 12 a 15 15 18 18 a22 Baño de 6a8 a 10 10 a 12 Velocidad de Dada la que tiene la velocidad de obtención de la estructura martensÃtica, vale lograr la máxima du- compatible con el acero, se considerarán los factores que actúan o sobre la velocidad critica de temple. d 1) Factores que actúan sobre la velocidad crÃtica de temple Los factores que modificando la velocidad de temple son: 1) de temple. LJoml)OS,IClon quÃmica del producto 3) Tamaño del grano. 4) del acero. 5) Inclusiones. 6) Masa o volumen de la MedÃos de 1. de temple Un aumento de la temperatura de como aumentando crÃtica del El entre el estado austenÃtico ,.U4J'pU. lo que en otros términos .UUlJlll,a au- /ornooSlClC>n quÃmica El contenido de carbono tiene una doble influye en la .,,-,'" 11''-- ratura de temple y en la velocidad crÃtica de temple. A medida que el contenido va aumentando, tanto menor debe ser la temperatura de temple. Con a la velocidad crÃtica de temple cabe hacer notar, tal co- ma se objetiva en la figura 11, que a medida que el contenida de carbono au.'u'-'uv'.... , disminuye la velocidad crÃtica de ca, cuanto mentar la VeJlOClU tálicos. forman solución sólida con la fe- Or()dllCen una disminución del contenido ublcandolO hacia el lado del geJtleJrallZ3lua que ubica la DOISICJLOn del punto crÃtico El rrita (no dan de carbono del normaL La de nÃquel, cromo, molibdeno, manganeso y tmlf!:;¡te- imolican un' aumento o disminución del de carbo- no del 4 eutectoide, según el tipo de pues la misma que forman soluciones sólidas y o carburos me- 66 721°C + 28 Si + 15 Cr - 5 Mn 10 Ni 3 V 67DEL TEMPLE producidos, en el caso en estudio (acero aleado al Cr-Ni) como forma un carburo complejo, rico en cromo (conteniendo se r grano menor reaccÃón mientras el mayor, cuy comienzo de reacción coincide con menor, la todavÃa no ....V.Lu~.JJ.c;"a'cLv. Cuanto más grande el tamaño del grano, su total tran J.UU''-'AU'AA llevará más tiempo que el de grano fino. 13 se hace notar el efecto del contenido de carbono y d tamaño grano, sobr.e las velocidades criticas de temple de aceros carbono y de un acero al nÃqueL En ella se aprecia la influencia que el grano de austenita pr vio al temple; el acero de grano grueso, requiere una velocidad critica d temple menor que la de grano fino. Asà por ejemplo un acero al carboq con 0,4% de carbono 0,7% de con un grano grande, tien una velocidad crÃtica temple de 250 mientras que con un gran la velocidad es de 450 Si a este acero se le adiciona 0,2 de molibdeno, su acción se traduce en una reducción de la velocidad crÃt ca de temple grano fino, negando hasta 120 La acción sÃmu tánea de elementos reduce la velocidad critica temple: si el ac ro con de carbono se le adiciona de manganeso y 1% de crom tendrÃa una velocidad critica de temple, para fino de alrededor d 40 Por otra parte, se observa que el acero presenta auste In(~On[1pJ,et(l, por la presencia de cementita libre, este constitu veces de núcleo, demanda un aumento de la velocida 68 4. pres«~nl¡;la de fósforo en los aceros conduce a fenómenos muy espe heterogeneidad de la distribución del fósforo, se trasunta e pfl)plea;aa(~s heterogéneas del metaL fósforo que forma solución de dosificación en el hierr y con tendencia a segregarse, presenta un serio inconveniente, como con- secuencia de por su gran volumen atómico, se hace difÃcil su difu- sión; este dificulta la homogeneización de la austenita. Las zonas Setn-E~galdals en fósforo son pobres en carbono y por lo que tal he1ter'ogeneldlaa produce no sólo pérdida de la calidad de acero en estado sino que se transmite, luego del temple por la diferente acción \ 500 400. ffJ «l(.) 300:E (.) :g 200 -o «l -o 100'g lB O'> 0,30 0,30 V~~~~~~\J~Aceros grano grueso N° 3 Mn 0,7 e FIG. 13. Efecto del contenido porcentual de carbono y del tamaño del grano sobre las velocidades de de aceros al carbono y de un acero con 3 Ni. 69 V¡:;">U"'U sobre el resultado de las caracterÃsticas fi- 5. Inclusiones inclusiones no metálicas, como óxidos, etc., asà nitruros, carburos, etc., tienen dos acciones: cristalográfica y metá- acuerdo con Calvo Rodés: "Desde el punto de vista cristalográfico, f'... ",nl'",p('p,n la formación de cristales, por su acción de núcleo y por lo tanto 1t:l\.,J.J..I."....... las transformaciones en estado sólido, que requerirán para su menor tiempo de incubación y crecerán a mayor velocidad". "Las inclusiones como alúmina (AlZ0 3) muy dispersas, de pequeño ta- maño, impiden el crecimiento del grano, haciendo que con iguales, veloci- de transformación los granos sean más finos." "Esta acción facilita las reacciones en estado sólido, .debido a que siendo éstas regidas por evoluciones energéticas, los puntos de mayor serán propicios para dar origen a la nucleación de las nuevas fa- la reacción y siendo el contorno de los granos zonas de alta ener- deduce que cuanto más fma sea la estructura, mayor cantidad de contornos de granos y mayor la facilidad de nucleación para la reacción, con lo que se reducirá el tiempo de incubación y el del desarrollo de la nueva fase." "La acción mecánica se refiere a actuar como puntos de concentra- ción de tensiones, con para la resistencia y fatiga. Al forjar y la- minar puede crearse una débil por alineamiento de las inclusio- nes." La presencia de partÃculas como se ha dicho, carburos por ejemplo, no disueltas en la austenita, reduce la estabilidad de~este constituyente y aumenta la velocidad crÃtica de temple. 6. Masa, volumen o tamaño de la pieza Entre los factores que más influencia tienen, en las caracterÃsticas mecánicas y estructurales del acero templado está su·tamaño o volumen. En la consideración de este factor, es conveniente tener la vLU"LVLJ. que existe entre el área de la superficie perimetral y volumen del acero, asà por ejemplo: para un redondo de diámetro D, altura L y Oe][lSIOaa p se tiene: área de QHnJ:xrl~,(>~o masa = 1t.D L .L. P 4 = 4 D. P Si el "" .....U ...,'LL"'....... rf ..,.....,,' ....' ....::rn la relación entre el área .....,.,'.......... 0_ tral y la masa y 10 mismo sucede con de enfriamiento. FIG.14. Curvas de enfriamiento obtenidas en el interior de un redondo de 10 12 14 16 acero de 25 mm Tiempo en segundos de diámetro. dnnenslOrles o de reducidas de una masa o espesor de las UU¡:)~~,lQO 864o En la figura 15 se han re]:JreSelltaldo las distintas velocidades de en- friamiento se en diferentes puntos de un redon- do de acero 100lnm en agua lÃgeramente da. Es bien el efecto de la masa, se traduce en una pr131l111fiiCIaLOa ou;mlnlllClon de la velocidad de de la periferia En de una lentamiento como al enfriamiento, no es mismo en la nn,..,~,n..' el núcleo asà serán las estructuras tarán en zonas. Tratándose de de porciones es evidente que el no se harán notar. Las curvas de enfriamiento que pueden deducirse de la periferia al centro, tal como se ha indicado en la figura 14 un redondo de 25 mm, son bien elocuentes para un acero templado 800 oC en agua. 70 centro del redondo. Al una rotura brusca en la sección de la se observa- rán dos diferentes: Una de grano fino que a la endurecida ",,-,~utJ.L Acero al carbono e 0,80 Acero al cromo-nÃquel C 0,40 % Ni=:2 Cr 0,75 75 I 1()nm lCJnm }Jf~ I I I I I I I t I I I 71 Influencia del tamaño de las de las secciones transversales de barras de acero al enfriamiento que a 704 oC en puntos de un redondo de de 100 mm de 'metro, agua llg-enlmenlce Fra. 17. Influencia de la masa sobre las curvas de enfriamiento del centro de las probetas de acero inoxidable templadas en aceite normal a 51°C. Probeta de diámetro 3/4 " han trazado las curvas de enfriamiento del centro inoxidable de distintos diámetros cuanto mayor es el más se hace notar las curvas hacia 200 100 300 500 700 400 600 800 17 acero normal 51 efecto de masa y más 72 reviste este factor, en el se detallada- 7. Medios de enfriamiento. Procesos y etapas de enfriamiento y LYllch trazaron las curvas de enfriamiento de un cilindro ,,'-'LJUt..lJl TEMPLE Primera etapa: Ebullición con pelÃcula. U l. ¡¡' U.Y: Jrt.'" , por capa de vapor Cuando sumerge el acero en estado austenÃtico en el medio de teDllPl,e, las capas del lÃquido, en contacto directo con el de Ãnme- se calientan hasta la temperatura de ebullición se vaporizan yco- la cubierta vaporosa que rodea el metal dificulta acción, el acceso o nuevo contacto con el lÃquido, el enfriamiento por consiguiente es len- poco activo. Las capas periféricas del acero serán enfriadas con gran lntenSlU.i:iU antes de la formación de la cubierta de vapor. Para producir vapor es necesario: 1) Elevar la (t¡) del lÃquido, hasta la de su punto de ebullición teb; cantidad de calor utilizada en esta operación es proporcional al calor especÃfico del lÃquido (c) y a la diferencia de temperatura teb - ti: c (teb 2) Calentar el refrigerante hasta su ..... ,...,"t'·or.' ....... de ebullición teb, de manera de producir el al gaseoso; en este caso la cantidad de calor que la VapOlrlZaCl.on proporcional al calor latente de vaporización (r). 3) Calentar el vapor producido, hasta una cierta temperatura tf; la cantidad de calor necesaria para esta operación es proporcional al calor de vapor Cva y a la diferencia de temperatura (tf teb): (tr - teb). En esta primera etapa, el enfriamiento se efectúa por conducción y ra(llaClO,n a través de la capa de vapor, que es mala conductora del calor. En el proceso de esta tiene influencia la temperatura inicial dellÃ- quido, la temperatura de ebullición, la conductividad del vapor el de agitación del lÃquido o del acero. Segunda etapa: Ebullición con burbujas. Enfriamiento por transporte de vapor , .......l"."vn en el ag:¡taclOn de Al descender la del acero, la de vapor un instante que desaparece, burbujas se desplazan por corrientes con- vección y el lÃquido entra en contacto o moja el metal, no obstante que se produciendo vapor, aunque en menor cantidad. En otras el de que rodea al acero, es conti- nuamente quitado el en movimiento, siendo más pronunciado este cuanto más fluido es el lÃquido. El enfriamiento en esta etapa es el más El enfriamiento se mismo el calor de medio de "'''''~'',''.H FIG. 19. Variación de la velocidad de enfriamiento en el curso del enfriamiento prE~Cel1erlte.Velocidad de enfriamiento Tercera Enfriamiento por '"UI',,"I"',",I el metal ha alcanzado una inferior a la de ebu- llición del lÃquido de temple, la ha concluido y el enfria- miento produce por intermedio lÃquido a través de su conductivi- dad térmica, 20. El enfriamiento en esta etapa tiene lugar por conducción y convección. Como la diferencia de temperatura entre el me- tal y el lÃquido es o se ha reducido considerablemente, el enfria- miento es más lento y depende de la conductividad térmica del lÃquido y del de laR tres eUlonlH consideradas la que revite mayor trascendencia para el segunda donde se produce el endurecimiento del acero. -""""-----,r=--- Contacto continuo _ _ __ con vapor Enfriamiento :. ':'::- por conducción y :: .:_=; radiación -:--:----- Contacto continuo con lÃquido, tuTa de de/liquido TIempo FIG. 20. Velocidad de enfriamiento a diferentes temperaturas durante el en 75 el punto de vista de resultados que puedan de cuerdo con las condiciones de enfriamiento, en la primera se orIgI- nan los productos de transición, por consiguiente si durante la misma ellos aparecen, evidentemente el temple habrá fracasado porque no se obtendrá ma.rtenSJlta. A modo de puede decirse que el poder o de en- friamiento de un lÃquido de temple, depende de: a) La temperatura inicial del baño. b) El punto de ebullición del lÃquido. c) El calor del lÃquido. d) El calor latente de vaporización. e) El calor del vapor. f) La conductividad térmica. g) La viscosidad. h) La masa o volumen del lÃquido. i) El grado de agitación dellÃquÃdo °del acero. su acción es ""'O"'/'''ll\n relativa valor 1 para el La temperatura inicial del baño influye notablemente en la velocidad inicial de enfriamiento; en efecto, cuanto más elevada la temperatura, mayor será la duración de la primera etapa, es decir menor la capacidad de sustraer calor, Con respecto a la temperatura de ebullición del lÃquido, cabe hacer notar que cuanto más baja sea, mayor desprendimiento de vapor se pro- ducirá en la primera etapa y por ende más lento el enfriamiento. Referente al calor latente de vaporización, corresponde tener presen- te que cuanto más elevado sea, mayor será el calor desprendido en la pri- mera etapa, por el vapor que se genera en misma. El efecto de un calor especÃfico del lÃquido elevado, se traduce en una menor elevación de temperatura del medio de temple para igualdad de masa y calorÃas absorbidas, en virtud de lo cual mayor será la capacidad de enfriamiento, En base a lo dicho, el constituye un medio de en- friamiento muy enérgico, dado su gran especÃfico. La conductividad calorÃfica tiene en la de ca- lor de la pieza al lÃquido por conducción, la mayor proporción se transmite a la masa del lÃquido por La viscosidad influye fundamentalmente en las dos etapas donde el se principalmente por convección, decir cuanto más fluido sea refrigerante, mayores serán las corrientes de convección y por lo tanto más rápido será el enfriamiento. El por ejemplo, por ser más viscoso menos En la tabla 3 se dan de varios la viscosidad ha "vuu......... u Medios de enfriamiento usuales 1 1,12 1,17 0,17/0,36 FIG. 21. Efecto de la temperatura del medio en enfriamiento sobre el poder refrigerante a 720 oC para distintas solucio'nes de agua con diferentes aditivos (French). 5 % Na el Temperatura del medio refrigerante E. TABLA ordinaria a 15 oC salada al 5% de CINa con hidróxido de sodio Aceite mineral de aCl1er'ao su viscosidad ro "1:3 t Q) a. :J (fl o 3.000 C .~ ~ .~.~ 'E ~ 2.000 Q) Q) u u {g 1.000 Tà o ~ Teniendo en cuenta la elevación de temperatura que se produce en refrigerante cuando se sumerge el acero, se comprende que es necesari disponer de un volumen de lÃquido tal, que dicha elevación sea la meno posible, es decir, que el lÃquido mantenga dentro de lo factible o necesari su temperatura iniciaL En algún caso se elige intencionalmente un vol men limitado de lÃquido, de manera que su elevación da lugar a un te pIe menos enérgico (] violento, pero necesario y suficiente para d terminadas caracterÃsticas. Es evidente que cualquiera sea el medio de enfriamiento, el grado d agitación que implica una renovación más intensa o rápida de las capas e contacto con el metal, producirá un efecto más favorable para el temple. Agua El agua dado BU elevado calor especÃfico, un elemento d enfriamiento gran aplicación para aceros al carbono de baja alea ción; en algunos casos se la suele utilizar para aceros de templabili dad. 76 Temperatura oC Agua con ~oda2% Agua con ?/soda5 % 40302010o !J) !U >.~ ~ !J) ll> 30 'ü 1: ll> a. ::l(f) 20 10 23 muestra el tiempo de duración del film de vapor, en fun- temperatura para distintos medios de enfriamiento en idénti- C0I1 23. Duración del film de vapor en función desu temperatura para distinto medios de temple en idénticas condiciones (Pilling Lynch). Agua Agua con 25 % NaCI 80 Temperatura del lÃquido 604020 teInoleR RUlnm-nC:HueR. es muy efectiva el agua a nY'L>Q,r,n oL....:==~~~==¡=::::::.-+---I--- 30 10 Al~TONIO (/) o -o e :;) g> 20 (/) e (1) ma de lluvia. Aceite Los aceites de temple pueden ser de distintos orÃgenes: minerale \.J¡::;.,_"u....vu y animales. Los más utilizados son los minerales por ser m' constante su comportamiento, se le adicionan diversos aditiv FY'l¡;;.,rH·~r sus propiedades. Los aceites de y animal ae:sc()mponen más fácilmente, se espesan, tienen mayor adherencia a 1 el temple, resultan caros y producen olores desagrada adecuados para los ""nrqro'·r>...... ~C>c de "c;........ t..lJl\.J y las bombas de circulación d Un aceite de U'V""L~'."''V debe reunir una serie de ca]ra(~terÃstlcas,a saber En la aceites a) Viscosidad 5° a 9° ......... "".r'... He cuidado, Due~n~u denso o sea poco fluido, produce de convección lenta enfrÃa mal y por consiguiente llega a carbonizarse en la superfi cie de contacto del metal caliente. Por otra si el aceite es muy fluido, se volatiza más ... U'L· ...... ,,'''''. lo que resulta antieconómico. 24 se observar el comportamiento de tre con viscosidad a 40 oC. b) Volatilidad Los aceites de t:;eULlple. deben ser poco vu-',,,..... __u, porque si no a estar en contacto con el acero caliente desprenden muchas bur- bujas, con lo que se prolonga demasiado la etapa de vapor y por consiguiente reduce la velocidad enfriamiento que originará manchas blandas. El aceite se consume con más rapidez. c) Temperatura de infiamación y combustión La temperatura de inflamación y de combustión, es necesario que sean lo más altas posibles, para evitar o reducir el despren- dimiento de humos y la posibilidad de inflamación y consecuente incendio en el laboratorio de temple. La temperatura de inflamación tiene que estar comprendida en- tre 180 y 275 oC (no debe ser inferior a 180 OC) Y la de combus- tión entre 200 y 325 oC (no ser inferior a 200 e 20 Velocidad de temple de los aceros al carbono 200 300 e/seg TEMPERATURA 40 oC 10 100 200 400 800 600 FIG. 24. Velocidad de enfriamiento de tres aceites minerales (Rose). d) Resistencia a la oxidación Los aceites minerales son de relativa baja viscosidad y de gran resistencia a la oxidación. Mediante preparaciones adecuadas, se han logrado composiciones y viscosidades que hacen al aceite no sólo resistente a la oxidación, sino que también permite adaptar- lo a enfriamiento, u Tiempo en oog T'ÃRMICOS TABLA 4 Diámetros 25 mm 50 mm 75 mm 56 15 7 27 10 5 Tiempo en oog 20 40 60 80 100 120 140 FIG. 25. Curvas de enfriamiento de diversos puntos de un redondo de 50 mm. Templado desde 750 oC en agua y en aceite agitado. Influencia del medio de enfriamiento Agua Aceite a21tadlo Agua a~itada En la tercera el enfriamiento es lento. Las expeJnenClas realizadas con aceites calientes (lOO a 150 OC) ha sido que se ha logrado reducir deformaciones po dado que la transformación tiene lugar en su mayo proporción, cuando el acero ha alcanzado la temperatura del baño d temple. En la 25 se han trazado las curvas de enfriamiento de redon dos de 50 mm de diámetro templados desde 750 oC en agua y aceite agi tados; para de condiciones es bien apreciable el efecto del en friamiento intenso del agua que del aceite. En la tabla 4 se ha indicado las de enfriamiento que aproximadamente se cons guen a 570 oC en el centro de redondos de acero respectivamente de 2 50 y 75 milÃmetros de diámetro templados en distintos medios. 80 Corriente de aire Velocidades 81 de los aceros o para trEltamlen'tos y revenido.a 400 a temperaturas muy tratamintos de aceros especiales DEL TEMPLE Como medio de enfriamiento Como medio de calentamiento elevadas (1.000 a 1.300 OC) en particular aceros rápidos. uso de baño de sales fundidas se ha ln(:remE~nt;adoen los ...... "J".. "JO::; utllIzanaOilas de acuerdo con su COIUPOS:lCI()n, b) Como revenidos más elevados (400 a 650 isotérmicos. c) Como medio de precalentamiento o de austenizacián completa (700 a 950 OC). e) Como medio de r>"',~hl1'~"""",T\ y r>n,~hn, ... D Como medio de nitruracián lÃquida, para muchas y en par- ticular para herramientas de acero de corte, de perfil constante. Como medio de incorporación de azufre (sulfunizacián) a baja y alta temperatura. En el cuadro de valores de la tabla 5 se indican las diversas composi- ciones de sales y rangos de temperaturas de fusión de trabajo de las sa- les más utilizadas. Los baños de sales tienen buena capacidad de enfriamiento, lo que se realiza en su mayor proporción por conductividad y difusión. Las piezas que han sido calentadas en un baño de sales con cianuro nunca deben ser introducidas a otro baño compuesto de nitritos o nitratos porque dan lugar a explosiones (con eyección de sales) muy peligrosas. Los baños utilizados como medios de enfriamientos (tres primeros baños de la tabla 5 entre 160 y 650 OC) en la práctica, ven modificadas con el uso sus condiciones de enfriamiento, en virtud de la contaminación que pueden de los baños de cloruros de precalentamiento, los óxidos de hierro en solución, que al la temperatura de fusión dis- ..... "........,"''''' la fluidez. El efecto de esta contaminación se traduce en una re- ducción de la capacidad de enfriamiento. Debe verificarse la capacidad del baño mediante el temple de probetas de sección variable como la que indica la figura 26 (adoptada por la Marina de los Estados Unidos de América del Norte) donde además se puede estimar la templabilidad, ha- ciendo mediciones de dureza en distintos puntos. En la figura 27 se han trazado las curvas de enfriamiento al centro de una es- fera calentada a 800 oC y enfriada en tipos de aceite y en baños de el efecto de las sales. TABLA 5. DE DESALES Ba Cloruro bárico 96 mÃn 40/50 50/60 KCN Cianuro 140 220 370 549 260/630 400/650 15/25 10/20 4/8 25-35 I I - I - I 45/55I 45/55 20/30 I 70/80 80/90 98 mÃn 92/96 595 705 I 760 870 735/898 995/1.260 Tiempos 200 FIG. 26. Probeta de la Armada de USA. 27. Curvas de enfriamiento corresporlaH~ntlesal una esfera, 'Cl~CUIJ"U«a 800 oC y en diferentes medios de temple. Plomo fundido plomo fundido se utiliza como medio de enfriamiento dentro de un go de temperatura comprendido entre 370 y 600 oC. Una de las apli- ciones más frecuentes del plomo fundido la constituye el tratamiento atenting" o sea el tratamiento termomecánico para la fabricación del tipo "cuerda La conductividad del plomo es buena, por la cual las en el baño de plomo se con Teniendo en cuenta el peso elevado del es nece- munirse de para evitar que las de floten. el plomo fundido muy de oxidarse es convenien- la libre con una capa polvo de carbón con se evita el contacto con la atmósfera. No es frecuente uso del mo fundido como medio de calentamiento altas teInOer:atllra vapores son tóxicos y se en la sangre, VELOCIDADES DE ENFRIAMIENTO DE PEQUEÃAS PROBETAS EN DI- VERSOS MEDIOS DE ENFRIAMIENTO 270 270 270 200 300 300 270 300 200 200 200 200 20-50 30 15 10 1 300/200 oC 600 500 100 30 1.200 1.100 800 750 250 100-200 30 70 100-150 60 35 30 3 650/550 oC a 18 oC a 30 oC a 50 oC a 75 oC con 10% Na OH con 10% Na Cl con 10% NazCO;} con 10% H¡¡S04 destilada saturada con ~StmnJla de jabón Emulsión de aceite Aceites minerales rar1rY11T\.n medio) Láminas de cobre Láminas de acero Aire ro"",n TU" ""'" rl n Aire calmo Velocidades de enfriamiento en los rangos de temperatura Placas metálicas En muchas sobre todo ciertas herramientas es ciente utilizar como elemento de temple o el chorro vio- lento de aire. Este medio es de comente uso para herramientas de acero rá- pido de pequeñas Cuando es necesario templar en forma continua cintas o de metal u hojas de afeitar son de muy pequeños espesores es suficiente para confe- rir la dureza efectuar el temple enfriando entre dos láminas de acero o cobre refrigeradas permanentemente con en circulación. En otras aplicaciones ciertos tipos de sierras circulares, cuchillas, y delgadas, un medio de en- friamiento similar al descripto. En la tabla 6 se han dado valores de velocidades de enfriamiento para de secciones correspondientes a distintos medios de temple, para diferentes rangos de temperatura, en este caso 650/550 oC y 300/200 oC. TABLA 6. 84 85 la velocidad de enfria- rel)re:selnt~ldo distintas caracterÃsti- de polÃmeros orgánicos, de u¡:;;. .⢠"'u"'.v'.... sobre la velocidad de en- DEL TEMPLE Ventajas del medio templante a base de solución acuosa de poli- orgánicos Entre las principales ventajas de este lÃquido templante cabe citar a: a) Ausencia total de posibilidades de incendio, con lo cual se reduce el costo de protección de los equipos y elementos prf~sentf~s b) Posibilidad de realizar distintas concentraciones de las solucio- nes, lo que permite adaptarlas al metal que se va a tratar. c) El costo de la solución es bajo y en sólo requiere reponer el agua que suele perderse por evaporación. d) Simple mantenimiento de la instalación y para su limpieza, dado que los recipientes contenedores y accesorios de los medios de temple están desprovistos de todos los depósitos y residuos pro- venientes del aceite, humos, hollÃn, etcétera. e) Los polÃmeros orgánicos son completamente solubles en aguas, indiferentes a su dureza. Tiene baja toxicidad. No son corrosivos. pérdida o rechazo de por fallas, es muy reducido ya sea como consecuencia de manchas blandas, distorsiones y rajaduras. g) Los polÃmeros orgánicos son fácilmente diluidos en y el con- trol de la solución se realiza mediante un simple de labo- ratorio. El nivel adecuado se con adición de agua o polÃmeros. En las 28,29 presentan los U.l\JU.l,"IO se indica en: 28 :: el efecto de la concentración miento, 29:: el efecto de la "'{",..'Y'o...T\..... f'v·..⢠.... f"n ...... sobre la VeJlOCllUa,a de enfria- f) Al introducir el acero a la en este medio, un de lÃquido de polÃmeros se sobre la superficie del I.-(2.l.l\J .. ,'''' ...... La velocidad con que el metal es enfriado depende, en del espesor del film rico en polÃmeros, cuya concentración puede modificada de acuerdo con la capacidad de enfriamiento que se le de- asà como variando la temperatura del baño y el grado de agita- que al regularse, pueden también ajustar la capacidad templante solución. Mediante una adecuada selección de todos los parámetros citados, se ......."n Tiempo FIG. 30. Efecto del agltaclon sobre la veJ.oc]lda.d FIG. 28. Efecto de la concentración sobre la velocidad de enfriamiento: baja concentración mod,erada concentración alta concentración.Tiempo Tiempo FIG. 29. Efecto cie la temperatura sobre la velocidad de en:lTIl:lffilerlto TEMPLE FrG. 31. Velocidad de enfriamiento en función de los elementos de aleación. Aleantes lenta ;;;.uu.. ,_va de más difusión es el que fabricaUno de los polÃmeros Carbide Corporation. No obstante las recomendaciones de las productoras de po- es mediante puesta a punto, lograr i:HJ.,U.....u'""''-'' ....,~ la concentración para obtener determinadas nrIJOleUit::lUt::::t metalúrgicas y la microestruetura de las tratadas. manipuleo de estos baños es más simple y seguro el del agua de sodio o hidróxido de sodio. No presenta inconveniente la corrosión que pueda originarse por el último baño. En aceros de baja templabilidad, el comportamiento del film que ro- a la pieza elimina las manchHs blandas y reduce las tensiones resi- que puedan dar lugar a fisuras. En virtud de estas caracterÃsti- cas, supera las condiciones más estables del agua pura. Aun en el económico es conveniente, dado el bajo rechazo de por manchas blandas o bien por la severidad de aquel medio suele producir fisuras. Las pérdidas por el uso son menores que las del aceite. En la figura 31 se puede apreciar la versatilidad de la solución acuo- de polÃmeros frente a distintos tipos de aceros; solamente se requiere adecuada selección del templante y condiciones de operación, con lo se ajustarán las velocidades de enfriamiento de acuerdo con el acero 35 40 45 503010 15 20 FIG.32. Influencia del grado de agitación sobre las curvas de enfriamiento del centro de probetas de acero inoxidable templadas, en -4--:"+---4--4---+--~-~-:"+---+--+-:"+--"""aceite normal a una 100 200 300 500 400 600 800 700 con alre o inerte calmo o soplado Uno de los medios frecuentes para ciertas LlA,",~U.ü. el aire calmo o aire comprimido, cuya presión controlar la de enfriamiento. Esta forma de templar presen m(~0I1Vâ¬~n].enlte:s,ya que puede provocar descarburación u oxidación. Es para algunos casos es de suma importancia, ya que i llUlntes, se suele subsanar mediante el uso de g y en algunas oportunidades con carburant En para lograr estos objetivos el proceso se en circ tos cerrados En Estados Unidos se de esta forma piez de aviación de acero SAE 4130 soldado. También obtener velocidades de enfriamientos mezclando chorros de aire comprimido con agua El de 89 Placa porosa Gas soporte .....-.4o_...IiUU.LJ.Ictura del horno Lecho _~:..L--+--- fluidificado DEL TEMPLE tlUlldllllc:ados, que desde hace no mucho tiempo se están como medios de calentamiento, en para de supe]rSÃifilC~OSy naves también en procesos ",,,,,,,,, ..n"lrn como medios de temple. caracterÃstica de este medio estriba en que se pueden lograr velo- ..u.~;"V;"'. que van desde que permiten enfriar a altas ",n..na1r~t.nr:u~ (500 a 600 OC) hasta temperaturas por debajo de la am- (-50 OC) cuando están provistos de instalaciones refrigerantes. v ....... '"'....~~ en cuenta las condiciones como se realiza el enfriamiento, eXlste~n riesgos de inflamación o proyección; por otra parte el· enfria- ~.","""rn de la pieza es el más uniforme, si se tiene en cuenta que se reali- agitación continua y sin etapas de vapor. Las posibilidades de de- form~lCl~onl~1S son más reducidas. El principio de este sistema de calentamiento estriba en hacer acti- con fuerza o presión un gas sobre un sólido pulverulento. Se dispone cuerpo pulverulento sobre el fondo de una placa, tal como se indica en figura 33. La presión de la corriente gaseosa se selecciona 10 suficiente para elevar los granos de polvo, pero no para salir fuera del com- partimento donde se efectuará el proceso térmico. FIG. 33. ":"!f~na.rna del ....Y"'nt", ..... n del horno a lecho fluidificado para tratamientos térmicos 15 20 tiempos (seg) 105 E. 600 agua. FIG. 34. Curvas de enfriamiento lechos 800 1.200 400 1.000 una fluida ani- VO:lUlnen de superior UU'..... L CapÃtulo IV TEMPLABILIDAD Definición Templabilidad: susceptibilidad del temple o penetración de temple es la capacidad o aptitud que tiene un producto siderúrgico de endurecer en profundidad. Vale decir, llevar al metal al estado fuera de equilibrio, con- firiéndole propiedades útiles para la obtención de un estado templado fi- nal o transitorio en una determinada penetración de dureza. Desde el punto de vista cientÃfico, los fenómenos de temple, tal como se los ha tratado oportunamente, pueden ser motivo de representaciones . gráficas: a) Mediante las curvas caracterÃsticas de temple que representaran la descomposición de la austenita, partiendo de la temperatura correcta de calentamiento Tc, por enfriamiento continuo, donde el único parámetro que caracteriza al proceso, desde ese momen- to, es la velocidad de enfriamiento de una manera continua. b) Por descomposición isotérmica de la austenita a distintas tempe- raturas, es decir llevada por enfriamiento brusco, desde el estado de solución sólida austenita (telnperatura de calentamiento Tc) hasta una dada temperatura seleccionada Te, superior a la del ambiente. Estas dos formas de definir o representar el temple de un producto siderúrgico, si bien son muy útiles desde el punto de vista de la exposi- ción y didáctico, su aplicación a la práctica es bastante problemática, si se tiene en cuenta que, en la realidad existen una serie de otros factores, como ser, masa, forma, dimensiones, estado superficial de las piezas, na- turaleza y temperatura del medio del enfriamiento, que modificarán condiciones de enfriamiento o en otras palabras, las curvas de enfria- miento en los distintos puntos de la pieza. STURLA Desde otro de las curvas obtenidas para un tipo de ace- ro, son válidas exclusivamente para el mismo y no hacerse exten- sivas a otros muy dada la que sobre tienen las condiciones de sobre de elaboración, de colada y sencia de elementos residuales, etc. En virtud de lo los dos son aplicables en primera instancia para cada L-Ulaua. el aspecto práctico, la finalidad del estudio de ambos nrr\t't:"¡;:n¡;: estriba en la obtención de propiedades complejas que en la rea" operativa un proceso también complejo. Las caracterÃsti- en la práctica, difieren notablemente según el destino de asà por ejemplo para aceros de herramientas (fresas, matrices, .................... ,.." punzones, etc.) la dureza constituye la propiedad principal, que se obtiene por de un revenido a baja temperatura, mientras que para los aceros construcción de alta resistencia suele luego del temple y revenido una buena resistenci y resiliencia cOILpatib!e con la dureza en toda la sec ción Los estructurales que a los casos ante citados, estarán en correspondencia con la de martensita y car- buros el tipo de acero en el primer caso, de una estructura fina y ho:mo,g-ene:a, como la sorbita, por ejemplo para segundo. Para un acero determinado, la amplitud de la dureza obtenida de pende fundamentalmente del contenido de carbono que se encuentra e solución sólida sobresaturada" en la martensita, cuya dureza a partir d 0,60% e se mantiene prácticamente constante. Los elementos de aleación para un cierto contenido de carbono per- miten no sólo obtener la máxima dureza, mediante una menor tempera- tura de austenización (con lo cual se elimina el de sobrecalenta- miento), sino que además requiere una velocidad crÃtica de temple de enfriamiento menor. Se logra además una mayor profundidad de temple. En el de templabilidad, las cosas se presentan de una ma- nera un tanto dado que intervienen no solamente el carbono, sino que también elementos de aleación y una serie de factores inhe- rentes o del acero y de otras variables. A las razones antes en la es ÃmDr'es(~indib una serie de modificaciones comunes que DUieaEm ULIUZaCJlOn de la y que están relJrE~selntC:ldals tensiones rajaduras, et(:étlera En la labor cotidiana no deben o dejar de lado las consi- deraciones antes que bien mediante modificaciones fÃ- '-4.......~""'..., o estructurales, se logran las propiedades requeridas, la la pieza debe ser imprescindiblemente factible, segura ..... vJ..u.u;...JJ.'c;, CIOnljJClOIleS que están asociadas a modificaciones comunes. sÃrlte!3Ãs, en forma deben tenerse presente en el 10- ..........'u I-'J. 93 po- clasificar el es necesario y el medio exterior para di- "'I-"v.... '" ....,.,,'" examinar la l Cal)aCIU¿:W de templar del dejando de lado la templabilidad ,;reneraJllz.aa:a, comportando además la consideración de la aptitud al soltJn~ca.le]lt8lmleIlto y a modificaciones comunes. Pero sin embar- lugar para recordar que: La aptitud al comporta al trazado de la curva de sobrecalentamiento, dando el tamaño de grano en función de la .. ru...... Y"'''''....ni-'' .... ''' de calentamiento Tc o más bien, mismo de la super- ficie sobrecalentamiento, dando el tamaño de grano en función la temperatura Tc y del tiempo de calentamiento te. Ello po- drÃa conducir al conocimiento de las temperaturas del inicio Ts y fin del sobrecalentamiento Ts' una duración o tiempo te da pero en la se con determinar el grosor d un calentamiento determinado con el ensayo d ló que da, la situación de esta calentamiento con relación al intervalo de calentamiento Ts'- Ts.-". La aptitud a las deformaciones HCL\.,H.J.IJU" la medida por y por la de los tratamientos. "Las deformaciones son el resultado de un fenómeno de contrac- ción que tiende a hacer evolución hacia la esfera como un ""'..... ...,,,.,,,....,...., sometido a una presión interior del fenómeno de ex- panSJlOn martensÃtica que, al evolucionar hacia externas cóncavas, como un sometido a una de- presión o vacÃo interno. "La amplitud relativa de estas dos acciones opuestas depende del efecto fÃsico-quÃmico, del tratamiento y notoriamente de la pene- tración temple. Es entonces que aparece la templabilidad y es por eso que se llega a conclusiones " c) "De la misma manera que, la aptitud a la se por repetición del tratamiento, contando el número de operacio- nes determinan la rajadura, esta propiedad está Ãntimamen- te a la templabilidad; las probabilidades de fisuras crecen con penetración del temple asà como la aptitud al sobrecalenta- miento." "Asà entonces la templabilidad de temple o ternpLaIJlte. está Ãntimamente con los otros fenóme- acompañan al temple y cuyo conjunto constituyen lo que se designado templabilidad calificando bajo los diversos el resultado de temple una de acero. "El de una pieza de acero aparece como un fenómeno com- a analizar por una razón: U ..L\".U.L'"au de pasar, como se ha de los fefiómenos ele- mentales de la austenita al resultado final ael3DtleS de un una definida. 94 2. Conceptos sobre la templabilidad 95 "Dificultad de definir el estado 1'in'rn'll'rl en el curso de enfria- miento de una de forma y (2) 1/2 Centro Ms Martensita A Troostita Sorbitao Perlita Martensita (sección totalmente templada) MartensÃta TroostÃta Sorbita o Perlita 1 Acero al carbono B Vcr2 Vcr1 Vcr3 Supert Velocidad de enfriamiento a través de la sección de la pieza V °C/seg oC FIG. 1. Relación de la templabilidad con la velocidad critica de tres aceros distintos de las distintas enfriamiento a través de En el elelmulO e~"pUleSl~O como la están dn~ec:tam~~n1~e con que la austenita se 1"""" ......... c·1"r.,..Tn .... 96 A '100 mm, o B 1Ã""IIt--- 100 mm ----....: I I 1 t t I I FIG. 2. Probeta de 100 mm de diámetro endurecida paJrCl,HnleIJlte, T'\..r.ho1~ 10 mm endurecida en elE:mliJlU y por ende en la que tiene la curva de enfriamien- deben en ge- la determinación de la templabilidad de un realizarse por medio de varios métodos: " .....0. .... ,,''',... de la "''''F.'.U.'V,U.'''''''''' variables: con condiciones de de la templabilidad rior Selne]alues. Variedad de velocidades de ;LL .H ,",'-", con una misma LeIIlOIB- ratura de calentamiento. c) En pueaen combinar las es decir examinar una gama de VejlUCIUl:iUt~S obtenidas a partir de una serie de temperaturas escalonadas. estricción: ta un rtr>i.:;/{',r'Ir',...â¢...,u, ....."".'-" Para rncnru-"",r plabilidad. Todos los factores que reducen la velocidad crÃtica de temple, aumen- tan la templabilidad. b) Fractura e) a) En la r1a1I"O"'TY>.n 4 2 5 3 e a B nn'"T7I"".n,-' pulidas, arenadas o sobre A n ...r' ....nh:a'" Lell.lJJ!':1UGlll::l, seccionadas y atacadas con reactivo ácido. c) Ataque por oxidación, obtenida en baños de fundidas alre- dedor de 300 oC (55% nitrato de potasio, 45% nitrato de sodio); la coloración de las partes templadas se caracteriza por la serie de colores de re- venido (amarillo, marrón, tornasolado, violeta, Ãndigo, azul, gris). a) El ataque sobre probetas pulidas se realiza con nital o so- lución alcohólica o acuosa de 2 a 5% de ácido nÃtrico o pÃcrico. b) Ataque macroscópico con reactivo cúprico de Stead-LeChatelier, que colorea las zonas no templadas. Aclarando lo dicho, el ataque quÃmico se traduce sobre la sección pulida, en zonas de distinta coloración; las dos barras, de la fig. 4, de menor diámetro han quedado de un solo color como conse- cuencia de haber templado toda la sección, mientras que las ma- yores acusan dos zonas bien definidas: una banda periférica cla- ra (parte templada) y en el centro una coloración más oscura, como consecuencia de otras estructuras sorbÃticas o troostÃticas. FIG. 3. Determinación de tenlP1,atnlla o 200 250 E E 10 r- I ..... ,rl ...""" están indicadas sobre la ci 5. 250 mm 0== 12 mm alIneI1S14JnE~S del disco de los ¡---v"""------r------+~-_I 300 1-A-+--~---L.--__:::o".c....-___+_;.._4 350 ",a.u,C;.L.l~a el nr""'.' .....+·'" se enfrÃa en agua o aceite para que se está ~;:),,,Ul.¿.la.L.LU.,V En la 6 se han trazado las curvas de·variación diametral de 1 la para dos medios de distintos. FIG. 6. Variación de la dureza un diámetro un redondo de 70 mm templado. --Templado en agua Templado en aceite (acero semiduro) Acero aleado: C = 0,30 Ni= Cr=0.8 Mn . Acero semiduro: Distancia a la superficie en mm C '-------------- -..J 100 101 -20 -30 -60 -so -70 . -40 HRc diámetros. d 19mm HRc 40-. 20-- 30-- 70-- 60- so-- de temple sobre redondos de FIG. 7. Curvas "U" de dos barras de diámetro 19 y 25 mm de acero con C I-I::!JI!f.J!dU K STURLA - '1'R,VrtI.MIRN'rOS 1118 60 ..-1-- 60 - -50 -- 50 40 40 30 30 20 20 10 10 O O 118.;:'=========:::::;;;;;=;.;i;===::;1... l!2t===::::llIIII__ 1 9. Probeta Ir..~ ..... n nonnal. 3.5. de Jominy El ensayo dfJ' Jominy consiste en templar una probeta cilÃndrica las dimensiones y formas indicadas en la figura 9, por medio de un ch ITa de que enfrÃa solamente la cara de la base inferior. La probe debe de una barra de acero forjada de más de 28 mm de di metro, para que por mecanizado puedan eliminarse las zonas oxidadas descarburadas. Previo al mecanizado el material tiene que ser normal a una temperatura de AC3 + 80 oC. Si del normalizado, acero mucha dureza, se puede practicar un revenido breve aprmnnla Pantalla destinada aevÃtar las salpicaduras del agua sobre las caras laterales de la probeta Robinete para regular la entrada ocierre del agua instantáneamente 103 Placa de gratito FIG. 10. Protecciones en el calen- tamiento de la probeta Jominy, para evitar oxidación y descar- buración. Dispositivo de acción rápida inmovilizando la probeta durante el temple FIG. 12. Curva Jominyde un acero NE 9440; indicación de la forma de réalizar las determinaciones de dureza. NE 9440 del horno y el comienzo del t-~:a.U"'jL'C 0:11I11I40 30 rrido desde el retiro de la debe ser de cinco ",r"T1~~,",ri'",D La permanece en el soporte, la acción permanente del chorro agua, como mÃnimo diez minutos, y mientras dure el ensayo nelces,arw mantener la condición de aire calmo en torno a la misma; luego de este tiempo la probeta se puede enfriar completamente en agua, sin temor a introducir variables en el resultado final del ensayo. Para medir la dureza, se forman a lo largo de toda la probeta dos ca ras planas de 1800 y de una profundidad de aproximadament 3,0 mm. Estos dos planos deben ser paralelos; el esmerilado es necesari bajo abundante chorro de agua, para no modificar la estructu om:enlaa por el temple del extremo. asà preparada se apoya sobre un block en V que tendr é1ILL.I"'LU,U de 1200 estará con su vértice exactamente debajo de la pu U.1 105 10080604020 HRC 60 50 40 30 20 -1..._......._--.-_-....._-........-_..-.. beta sólo se nota cada 2 a 3 mm. Por otra parte, el cientemente significativo ni fiel para aplicar, ya que los den con los que se podrÃan obtener templando por 001'-"'=11'" 9/16" 31" 123 2 1/8" L, para aceros de a la de 20 mm del extrem flurf'?~::¡ está comprendida entre 42 y 50 Re. entre 14 Y 20 mm del extremo ternplaclo ,..¡ .. _~_.~ es de 45 Re. .....- 2" 14. Probeta .. n ..... ' ..."" 45 J 14-20 42-50 expresa J templado 20 3.6. Ensayo El o de consiste en examen de fractura de una probeta telnpla(la, tel·mJ!ll2ldo acero. La escala patrón consta de 10 nrl[)O(~tas. das de 1 a 10 y que "'""n....un,in'" sentaciones de de grano A.S.T.M. Este ensayo que en realidad define dos cmrac:tel["ÃS1tic:as, y la templabilidad, se aplica en particular por eH'!mlDlO carbono para herramientas una lÃnea bien definida entre la zona y el núcleo de la El ensayo consiste en a varias una probeta e tJ.emIJIO definido, de templada se rompe, la zona de r tura por una realizada y se observa el tamañ de y la penetración de temple. la templabilidad es total sólo se determina el tamaño de grano. Es importante conocer con precisión la historia térmica del acer eSl)eC:ItH~arldosi ha sido forjado, laminado o tomado directamente del lingote. la tiene las dimensiones: QUlmHt]~O Wfl211;ud = mm y una en el centro de mm en forro TABLA 1 VELOCIDADES DE ENFRIAMIENTO EN EL ENSAYO JOMINY A DISTINTAS DISTANCIAS DEL EXTREMO TEMPLADO DE LA PROBETA NORMAL 107 10,8 9,0 8,0 6,9 6,4 5,6 Velocidad de enfriamiento (OC1seg a 704 OC) 11116 3/4 13/16 7/8 15/16 1 1114 1112 1314 2 Distancia al extremo templado (pulgadas) 170,6 108,3 68,8 42,9 31,3 23,3 17,9 Velocidad de enfriamiento (OC / seg a 704 OC) 111 118 3/16 114 5/16 3/8 7/16 112 9116 5/8 Si se trata por ejemplo de aceros se cinco probe- que se calentarán respectivamente de 30 en 30 o sea: 760, 790, 850, 880. El calentamiento se realiza en 30 minutos y se mantienen 8 probetas a temperatura durante 30 minutos. El temple se en una cuba de no menos de 200 litros de agua n 10% de cloruro de sodio, cuya estará entre O± 5 oC. Se rompe la y se observa el del grano de una de las caras se lo compara con las muestras patrones. La otra cara se pule y ataca du- rante 3 minutos con una solución acuosa al 50% de ácido clorhÃdrico calen- tádo entre 80 Y85 oC. Se lava con agua y seca con alcohol la parte atacada, observa la profundidad de temple que se presenta con nitidez. El resultado del ensayo Shepherd se por una fracción, cuyo umerador indica la penetración del y el denominador el Ãndice del grosor de Se suele agregar la temperatura del tratamiento, asà por ejemplo / 8 (810) que seinterpreta diciendo que el acero sido emplado en con 10% de cloruro de sodio a 810°C a una profundi- dad de temple mm con un tamaño de grano 8. Distancia al extremo templado (pulgadas) 4. Bandas de templabilidad La of Automotive .......J'F. ..,...... ,J.L y la "American 1ron and Steel Institute" (A.I.S.I.) han eSl:,aO.leClQO para la gran de los aceros de curvas de máxima mÃnima con 32o 24 28 32 4 8 12 16 20 Curva de mÃnima templabÃlidad 1.320 H Bandas de t mplabilidad 1.330 H FIG. 15. Bandas de ternpJlablhelad de dos aceros. e e Mn= Mn Si Si= 4 4.1. Factores que sobre la templabÃlÃdad de los aceros p:r1mC:lp.EUâ¬~S factores que tienen sobre la templabili dad de los aceros son: v",.,a,U'J.O;;¡ ...O;;¡.LJ. los lÃmites extremos dentro de los cuales ~""c;U 109 65 63 60 57 54 0,80 0,90,8 0,40 0,50 56±2 60±1 525±2 50±2 55±1,5 47±3 52±2,5 43±4 47±4 99,9 martensÃta 0,4 0,5 0,6 0,7 Contenido de carbono a H.' '-"-"V de grano austenÃtico. Efecto de masa. Hetel-O~'eneIdladde la austenita. Temperatura de austenización. insolubles ~lnClU:Sl(meS, r"" ..nn ..r"" LJOV""'-'" de la superficie de las despUE~sdel temple sobre los aceros al carbono y aleados. SU]per10r correspmlde sensiblemente a la dureza a 1 mm de la Composición quÃmica La curva Jominy se ve modificada notoriamente en primer término> el contenido de carbono> vale decir que la penetración temple asà la dureza del extremo templado aumentan. (Esto responde al hecho que la martensita es una solución sólida de inserción, cuya distorsión la red aumenta con la cantidad de carbono inserto en la misma.) La dureza máxima obtenida en el comienzo de la curva (eje de ordena- se observa en la figura 16, mientras que en la 17 se el (;Ul'UGl.JLAAA'vU."v de las curvas Jominy, por influencia del contenido de carbono. Se notar en la figura 17, que el efecto del carbono se traduce en una templabilidad relativamente débil, si se tiene en cuenta que la disminución de la dureza es muy rápida. ele~mjell1Ws de aleación modifican COIls1C1e1ralJiemE:mt:e temple, en la disminuyen (Ni, eX(:epClon del cobalto que la aumenta. 16 20 24 28 Distancia al extremo templado mm 1284 30 jtemI>lajnte aS1De(~tO muy los aceros aleados: el mientras que el 110 111 A10 Boc 780 849 538 427 . , 316 : 81 .4: 204 93 V O o 10 20 30 40 O 10 20 30 40 50 O 10 20 30 40 50 mm mm mm 427 1-+-.;.++--~--+-..:..r+---4 3161-+-~~~r---+:::o-....."r.--1 204 1-+--+-....,----+-,,---;=-1 93 1-+---+--,....-+-"-;-' FIG. 22. Influencia del tiempo de calentamiento previo al temple un acero al cromo- molibdeno. FIG. 21. Influencia del de calentamien a de un acero al 25 Distancia al extremo templado (mm) 25 Distancia al extremo templado (mm) Mn 0,7 Ni 3,5 Calentamiento 25 minutos a 850 oC C Calentamiento 3 seg 850 oC 20 50 30 40 60 en el le los granos y como la en el lÃmite de los granos, se comprenderá La.'l.,LLLU.... jU ~:;;. es el tamaño de grano, mayor será el tiempo que L 113 consecuencia de lo los aceros de grano grueso tienden en el enfriamiento, estructura martensÃtica más fácilmente de grano fino; en otras palabras, el comienzo y el fin de la trans- 'l.u"~---- se produce con mayor retraso, lo que equivale a expresar que mayor es el tamaño del grano austenÃtico, menos elevada es la ve- crÃtica de temple. Una consecuencia inmediata de este acerbo lo constituye el hecho con el aumento del tamaño de grano, aumenta la profundidad del mple (vale decir mayor es el espesor endurecido a partir de la superfi- 'e). En consecuencia, la disminución del tamaño de grano austenÃtico, se "duce en una reducción del espesor endurecido, 10 que equivale a decir tie se logra una penetración de temple menor y por ende una menor emplabilidad del acero. Pero si el tamaño de grano del acero al carbono, como consecuencia de una sobreelevación de temperaturas, crece, por ejemplo de 8 a 1 ó 2, el espesor de la capa endurecida, es doble o triple; en virtud de este hecho 1elevar la temperatura y/o aumentar el tiempo de calentamiento, favo- rece el incremento de la templabilidad. En las figuras 23 y 24 debidas a Bain y Davenport respectivamente, puede apreciar la aptitud al temple de un acero y la influencia ejerci- sobre ella, por el tamaño del grano austenÃtico, asà como la penetra- ción de temple de un mismo acero calmado y no calmado. e) Efecto de masa Es indudable, tal como se ha esquematizado en su oportunidad, que la masa o dimensiones del acero influyen en la penetración del temple, En igualdad de condiciones de calentamiento y enfriamiento, un mismo acero acusará mayor banda de dureza superficial cuanto menor sea su diámetro o espesor. En efecto, la velocidad de enfriamiento disminuye desde la superficie hasta el centro de la pieza, Si VI es la velocidad del núcleo YV2 de la pe- riferia, se puede observar en la figura 25, que para una temperatura de temple T, con la velocidad VI el núcleo no endurece, mientras que la peri- feria sÃ. Ahora bien, si se considera una temperatura de temple T2, mu- cho más elevada; ambas zonas, superficie y centro del acero templaran totalmente, pero aquà debe contemplarse la posibilidad que la sobreele- vación de la temperatura de calentamiento produzca en la periferia una hipertemple con los consiguientes riesgos que el mismo implica. A medida que el espesor o diámetro de la pieza aumenta, la velocidad disminuye, con lo cual se presenta el caso que para determinados ace- ros, los al carbono en particular, tengan en la práctica dificultad a partir una dimensión alrededor de 20 mm de diámetro de no endurecer to- talmente, vale decir, que en toda la sección se produzca como consecuen- cia del temple, una estructura heterogénea y no la martensÃtica como co- rresponderÃa. Fw. 24. Penetración de 245 mm ---_1 20 ¡g ;:: o 40 en barras de mm diámetro de un mismo acero calmado y no calmado Davenpo 60 y Barras templad a870 oc. 1 calmado con Al 0,025 o/t (grano fino). 80 no calmado 40 I--+---:...-----:::....---."t--~- 45 1-+---1---+-+--\,---+-+--+---+---1- 70......--r-------------......-..... ~ 60 I--f--+---\--\-\..lr----H-+-f--++--l ---.... I"'6,3mm 1 2 n 3 III IV 4 V 5 Indice del I I +1"-"--- l..-¡-----------;.....J 100 1 980° n 9250 In 855 IV 785 0 V 7450 Influencia de la h:n-nT1.o.... ''''i-.u·''' de austenización sobre del grano y la telnptat)llláad. calentamientu (OC) 1 B' B V2 Velocidad crÃtica del temple V1 I _________ J_~~ I I I T T2 T1 oc 25. Influencia de la masa en la templabilidad. De este razonamiento se infiere que la penetración del está lÃ- itada para determinados aceros a ciertas dimensiones. Para reducir la diferencia entre VI y Vz se recurre al artificio de adi- cionar al acero elementos aleantes que favorecen con su presencia la templabilidad, con lo cual además de obtener una estructura homogénea, se reduce la velocidad crÃtica de al extremo de existir aceros alea- que templan al es decir sonautotemplantes. A modo de sÃntesis se puede que a medida que aumentan las di- mensiones de las piezas, el calor disipado desde el interior hacia el exte- rior es tal, de producir una fuerte relajación de la velocidad de miento de los estratos provocar la formación de aun en la externa. d) Heterogeneidad de la austenita Cuando se el acero para templar, la falta de homogeneidad de la austenita, puede estar originada por la presencia de cristales de carburos no disueltos en el caso de aceros o a ...... ,..h â¢â¢ ,..r.", (aceros aleados) o también de los cristales de libre que no han en- trado en en los aceros hIIJOEmt:ec1tOl,de:s. la ferrita como los .........·h"·.."'o constituyen cuyas favorecen que núcleos para las tnln::ltolrmaC:lOIlles, que disminuyen la "'lJA.UtJ_la.Il..'L~A'U.a.'U.. elementos de UH";·U\.-'lU.U ros, no sólo 1"",."",+·.t-.nUl,"" FIG. 26. Influencia del tamaño de grano, incrementado sobre elevaciónmm u~.,..~ FIG. 27. Influencia del grosor de grano sobre lapenetraci6n a temple en un redondo de 20 mm. Acero duro al cromo (Bain). HRc 65 60 55 C Cr 50 45 40 35 g) Estado de la superficie de la pieza La forma de la pieza, el grado de acabado, asà como el estado superfi- que implica decir que el producto a tratar se en su periferia, cubierto de escamas descarburado o carburado, rugoso, afectan el comportamiento de la templabilidad del 18 La máxima dureza que contenido de carbono; en el que la mÃnima obtenida, es \"UIUI-/U"'J.lJ1. PRüBETAl 70 so a 704 oC rotura 119 26 28 30 32 1116 de pu gada 13"4 2 pulgada Distancia al extremo de la probeta templada o 4 8 12 16 24 32 48 Distancia al extremo templado (mm} ~ 100- ~ P SO- R 1Il 20 ~ Q) "1:; .~ 10 e Q) ~ 5- "'O 1Il 12 2 8 Qà > indicando la velocidad de enfriamiento en la y los valores de dureza y tensión Fra. 28. Velocidades de enfriamiento a 704 "C de los ~''''O,.,~nQ puntos de la probeta Jominy. FIG.30. Correspon denciadeJ puntos de misma dureza lu del temple en los redondos templados en aceite calmo y sobre E. 12 15 20 mm al extremo templado la probeta Jominy Ot--.,--,..----r"------.----r------..--+ O 50 25 - 75 - " mm Aceite calmo En base la teorÃa eX1JUt~sta. tiendo que la dureza y DrC)Dled:adE~S telnplle, es O ..........l.J.l de forma de pieza y del medio esto equivale a decir que si se conoce la dureza que adquiere el metal después del temple cuando el enfriamiento se ha realizado en una determinada forma, se c nacerá también de cualquier punto de otra pieza del mismo acero, qu se haya enfriado en condiciones análogas, independiente del medio d enfriamiento, de su posición en la pieza, de la forma y de su tamaño. Relacionando las velocidades de enfriamiento de la periferia al cen tro de los redondos, se han trazado una de figuras 30 y 31 que vinculan plmtos de la probeta Jominy y que se enfrÃa con la misma velocidad de enfriamiento, y por que tiene UlLL.L ........U.. luego del l-t:::iJlilJit:::. determinar la de templados y el e sayo de de la forma: a) Con el valor del diámetro en ml11TIllel:ros, del de las figuras 30 à agua o calmos y donde la desde dic punto, intercepta a la curva valor se desea conocer, se tra una vertical y sobre el eje de se obtiene la distancia a base de la probeta Jominy, cuyo punto se en con velocidad que los equivalentes redondo y que p COIlsiQUÃeIlte tendrán la misma rln"..", ...''''' b) El valor de abscisa asà obtenido, se traslada a las curvas Jomi de varios aceros y donde la vertical a las curvas, tendrá el caso, el valor de dureza que satisface el reque 120 121 Agua calma 1 2 3 5 8 12 15 20 mm Distancia al extremo templado de la probeta JomÃny 0mm 100 o "'O e ~ 75 - (i) "'O e 50 - 1D E ' I I f ... 0,30 OAO 0,50 0,60 0,70 0,80 I I I I ,01IIII IliIioI Du 40 Enfriamiento en agua .. : Du r HRc 50 FIG. 32. Dureza de con 50 de martensita. ha rayado la parte no endurecida (no martensÃtic cómo el enfriamiento en agua produce una mayor netración temple que en aceite, es decir la proporción de área no end recida crece, a medida que el diámetro del acero aumenta, con mayor ra dez en las templadas en aceite que en las en agua. Si con Du al diámetro de la no endurecida y ,~,·'~'r'r. llevando en ordenadas la relación Du / D (D diá esquelnat:lca de secciones transversales atacadas o mostrando el 3140 templado en 2 ( A~e/ .J~ / l' 7 l¡¡;ua B I " 0,8 1,0 1,8 3 4 5 6 7 o 100 0,20 0,30 0,40 0,60 0,10 0,70 0,80 0,50 0,90D Du y en de la barra 34; se que cuando Du es iguala se logró el valor máximo no endure- ~,~,..,r1t'" que Du disminuye la relación Du / D tiende a acercarse a por consiguiente el valor mÃnimo de Du es cero, vale decir cuando la sección ha endurecido, lo que implica obtener total estructura ensÃtica. De lo expuesto se infiere que, cuanto más severo o enérgico es el me- de enfriamiento, menor será el valor de la ordenada para un mismo metro y por consiguiente cuando la relación Du / D es igual a cero para diámetro D se obtendrá el diámetro crÃtico de la barra templada en a, que para el caso en estudio acero S.A.E. 3140 es de ,figura 34. Ahora si se .f-...rH"ll"IJ"P un nuevo fac- r que: exprese la seve- dad del medio de en- iami'ento (agua, ceite: aire, etc.) se ene relJre:seJntélr icamente la ntr,e los valores Du, yel de H (designación ada por Grossmann y Ãsimow a la severidad temple), unas curvas las de la figura 35 U\jIUl.,",'","U también a los citados autores, Este diagrama ha construido por una gama muy considerable de medios de enfria- miento que compren- . den los temples más moderados (curvas casi verticales) y los tem- más de inflexión FIG. 34. En la comportamiento de un acero agua y aceite. tabla 2 se dan los valo- res de severidad de temple (H), de diversos medios de enfriamientos, es- tablecidos por Grossmann. Mediante esta gráfica se pueden resolver problemas como los que a continuación se mencionan: Determinación del tamaño critico para un medio de enfriamiento seleccionado. Determinación de la severidad de H. r-" 40. -;;:;;:;0--===:::1 I 1:>:1~ 1 ~ U~ 11 111111111 III 1 r11 iA 111 f 1lit ! l!J VI YYY1rt7Ylm~la::B~~f11~~¡il~4'.m1}E.t=fjJ"ª11t~ftt~ .90 .80 .70 .60 ~.50 ==.1 I ["TJ .40 .. ¡ t , I ('CA :::J O ~ .301nl JIJlIllUlIlIHlIllllIIUYlIlIllIllIIlIUflUllVlIIlIUl/llllllftllllllllUrrJYlHllYHIVNMIfI1 IRMI AI !le.MI \ J \ 1 f 1I 14 3 f:l,l. (fl (fl .2011111 '1111111111111111111111111111111111111111111' I111 I IUlIlllllI:llfllllllUIIIIIIIUlftllflllllflUIl I lIC-4o! ; 'S Lj! I + ~(1) a .101 111 1111111 I 1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIltUII I 111111111 1 1 11111111111111111111I11I11111111 I 1 ¡ I ¡ l' ti I I ¡ ¡ 1, ¡¡ti I on ! I ! ! JllI!!! I « ! I I U!l UDI!II Ill! 1i!IIIIl!llI" If I I 1 I I U I I! ! I I I ! I I ! 11 ! 1111 !I !! 1111 111111I 11 '1 ' 1 ! 1 ! ! f I ! !! ! I ! I [ t ! 11 .1 .1..3:4 .5 .6 .7 .8 .9 1.0 Z. 3. 4. S. 6. 7. 8. 9. 10. 21). 30. 40. o Ol' HD tJ ["TJ FIG. 35. Severidad de enfriamiento para varios baños (M. A. Grossmann y A. Asimow). 125 TABLA 2 Aire Aceite Agua Agua salada 0,02 0,3 1,0 0,4/0,6 1,5/3,0 0,6/0,8 3,0/6,0 7,5 1,0/ 6/12 de enfriamiento El procedimiento a es el u.F,'-'-", .... ,,'-'. Se templan tres probetas de diferentes diámetros: 1,0, y 2,0 pulgadas (de longitud no menor de cinco veces el diámetro), en agua, por cuya severidad se quiere medir. Se determinan los valores de Du, mediante toma de dureza a tra- vés de la sección transversal central y con los datos obtenidos se dibuja sobre el papel transparente en la escala de la figura 35 la curva que expresa la relación Du / D Y D (Du es igual = 0, 1,0 Y pulgadas y las relaciones Du / DO, 0,66 Y 0,77 respectivamen- te). Una vez realizada esta curva, con los tres puntos determina- dos se desplaza el papel transparente hasta coincidencia de algu- na de las del diagrama de la figura logrado esto (debe mantenerse constante la referencia del eje de abscisas) se puede hallar la severidad de temple. En el ejemplo considerado el valor para la probeta de 1" es de HD igual a 5,0 y para la de 1,5" el va- lor es de HD es de 7,5. Para el valor H (severidad de tem- ple) se divide HD / D = H que resulta en nuestro caso 5,0 / 1 = 5 Y 7,5/1,5 5. Con el valor de H y el de HD para el caso de Du / D =°se puede de- minar el diámetro crÃtico para el medio correspondiente a la severidad Du=O. i"\f'V'PM,r1~Hlde temple (H) de diversos medios de enfriamiento. Pieza movida moderadamente y medio de enfriamiento tranquilo Pieza agitada fuertemente y medio de enfriamiento tranquilo Gran movimiento de la o ducha del lÃquido Ahora bien, si se conoce el valor del tamaño crÃtico determinado en la forma no serÃa factible comparar las susceptibilidades de tem- plede este acero con la de otros, que la utilización del mis- res ODtell1CLOS medio hllJot:etlco decir en un ".~v"u.. I"''J Al diámetro obtenido en estas condiciones de man lo diámetro crÃtico ideal (Dci), dando una medida d SUSCC3p1cIlJ,111datl de temple, permite ""'''JU''''''''''' V'JJ.u....p"arLa'Llvanlerne par acero, ya el enfriamiento U""';IJu.'L>~~"'J es constante uniforme. " ..... J.u....., .......... y el como se puede 'r n,,,, "' .. rn:~splondH~n1:esa un acero SAE 3140 " U.fJH ~V ra 36. En la 16 se ha indicado para aceros al carbono en función d contenido de carbono las diferentes durezas cuando varÃa el porcenta de martensita en la 32 han las correspondient al 50% de rnartensita. 60 HRc Dure a criti a 50 Re FIG.36. Durezas centrales probetas cilÃndricas H enfnamiento Grossmann y Asimow conociendo diáme- valor de la severidad los diámetros cnticos obtenidos 20 30 40 Diámetro critico ideal (mm) ~ de :37 que enfriamiento y determinar el crÃtico ideal COl~re~SpOndl(mt;e CalDa(~lUaQ de enfriamiento infinito. Con valor i:'lU,i:'l'ACIJ".UJl .....~a\..\.'L" de temple para distintos aceros. es posible utilizar una sola probeta en lugar de tres más esto que conociendo la severidad H del medio y la relación Du I D se fi- un punto desde el cual puede una curva hasta encontrar 80- el de abscisas el valor de y por calcular De (ta- crÃtico): HD I H = D. Mediante el uso de la 37 determinarse el diámetro crÃtico ideal conociendo el diámetro crÃti- de 24 mm de temple en agua y de 8 mm de en le corres- a un diámetro crÃtico ideal de 41 mm tal como ha indica- sobre la citada En la tabla 3 indica la 0U''''"'''"IJ''iU1LLU a a 1,6 1,0 a 1,3 1,7 a 1,7 a a 8,0 a 10,0 Diámetro crÃtico ideal Dei en pulgadas TABLA 3 de ,eU¡;;'LUH'''' aceros cornerClales. en términos del S.A.E. 1045 S.A.E. 1085 1095 S.A.E.1335 S.A.E. 1340 S.A.E. 2345 S.A.E. 3140 S.A.E. 3340 S.A.E. 5140 5150 S.A.E.9260 Acero 7) Curvas de Lamont de equivalencias entre los punto una probeta Jominy y los del interior de barras de acero que se enfrÃan con igual velocidad para diversa severidades temple Lamont ha construido una serie de con los cuales se pue determinar la en lo que, a velocidades de enfriamien entre un de la probeta Jominy y varios del in rior de barras de que se enfrÃan con du;tultals ridades de tenClpl!e. El artificio el del temple de forma y dimensiones variadas la transformación de en una barra de determinado diámetro, tal que su centro se con 1 severidad de temple seleccionada, con la fnisma ley de enfriamiento qu aquella; ha permitido resolver una cantidad considerable de problemas. Para estudiar enfriamiento una barra de longitu en cuenta las dos las caras 1 enfriamiento será la sumatoria de cada una de ellas. fuera un al anterior, se adicionará el c rn~splondlE:mt;e a tercera \.LA..,u'-'.,.."'..'v..... establece ello la ubicación del del la relacÃó rlR en la que r es el radio o la al centro del punto cuya velocida de enfriamiento es necesario conocer R el radio de la barra en estudio. Las curvas para distintas de rlR van desde O a expresan la entre los diámetros la y 'los d la para cada curva le de tem ::;usceptlJnlld8ld de (diámetro critico ideal). I 129 I.S ---t----,""":r''-I-::>........-.,,,,..e-.....;.¡ 1,' IR:::: 1 de los rrr';¡,Mt>'''\''' velocidades de en1rn:lmleIlto barras. . tiene una barra de 80 mm de diámetro y se desea conocer la ve- de enfriamiento de un punto situado a una distancia de 12 mm de la barra cuando se la enfrÃa en agua (H 1) se utiliza el co de la 38 dado que r / R :::: 12/40 :::: 0,30 se determina que a la barra diámetro BO mm y templabilidad 1 le corresponde ordenada de 19 mm, lo que indicando que dicho punto se enfria- on la misma velocidad de enfriamiento que otro situado a 19 mm del emo templado de la probeta Jominy. se quisiera conocer la velocidad de utilizando la cur- figura desde abscisas a 19 mm se levanta una perpendicular intercepta a la curva de velocidad de enfriamiento Jominy (lB) un que proyectándolo sobre el de ordenadas indicará 17 que es la velocidad de enfriamiento buscada. FIG. 38. Curvas de Lamont para y redondos Lernplam)S en agua (H = 1entre conocer para la severidad de ,,\C,.utJJLv ('nT'rn'~nflnrIPal núcleo de la 700--~~ 1\ ' "\ l'" "" 01( ~al\ '\~ ""0 "" 1~~ 70 '" " - L- - - - - ~ - K1\ ~ 1\ rl A l---1-0 ~ r:-:1r1"7" - -1::1 - - ~-~~ ~~t- - 1- 111 ") ,,~ "- 1I 1\ L~J .""~f!h~~ rf01~ "I'i .A ~, ..r-.. .J... L-. """'" 151 '" "'- :--- ~ ~ "'N '" "" kf1313 I ~ 0I l' '~D 0 QJ IIA O 10 1 20 3 () ià 60 70 t 90 100 110 1'0 1l0~ HO 50 O 0:5 1" 1,5' 2' 2,5' 3" 3,~' 4' 415' 5,~ 5,~' 6' Si de :F'IG. 39, Curvas de 4' Diámetro, espesores y distancias al extremo templado en mm y pulgada, Determinar el redondo equivalente a una para una dada severidad de temple H. El a es el ...a¡::;.'-4L'''"'~~'V'-' Con el valor de la severidad de H tomar en abscisas el pesar de la chapa, SO mm (punto b) Desde dicho punto levantar una vertical hasta n"1rn'rnc"...?,'J'''' va de la chapa (punto c) Trazar desde una que cortará a la curva de redo dos en cuya abscisa 110 mm da el valor del redondo equiv esto indica el núcleo de la barra de 110 mm se en con la misma de enfriamiento que el núcleo de la cha SO mm. 8) Aplicaciones prácticas. Ejemplos para distintas formas se obtienen respecti- 73 mm, diámetro 96 mm, al extremo templado de 19 mm y velocidad de enfriamiento la misma horizontal sobre ordenadas la velocidad de enfriamiento del 3Q,eWli::1::::i fuera necesario determinar el diámetro de la barra que en e ideal el núcleo se enfriara con la misma velocidad que el corres- de la chapa con la severidad la antes citada horizontal al r la curva de diámetro ideales en sobre abscisas el valor del etro 132 mm. intersección en (6) de la misma horizontal con la curva Jominy in- sobre abscisa la distancia al extremo templado de unaprobeta Jo- mm) que se enfrÃa con la misma velocidad de la chapa o barra c) Lado de 50 mm: se vamente: diámetro ideal (lO) para H = una Jominy 17 La de enfriamiento del núcleo de la de 80 50 mm es de 23 y es la misma que la del núcleo de la barra cilÃndrica (13) de 60 nm de del redondo que el del extremo de la a 16 mm y el diámetro ideal para que es de 80 mm. el diámetro del redondo a una barra 1-''" ,"UU4U."'," "'vl'U.U.¡;;, ......~ de 80 50 mm para una severidad de ru \30 \4() a una FIG.40. T T T T_ ........ Curvas de equivalencias de chapas - redondos .1 -' en aceite = "" o ¡de< I -o' ⢠"""~ ....,,..1,, ¡I =0,50), _ :\\ "'- -euuuuulS ideales (H -\\\ "'~ probeta ,Jominy con exprelSlUll de las\\ ~\ "'- velocidades de r de éstos ,- "" los centros de las barras chapas, "\ \ , "I JOlllJn1 . Chaoa r". "-, "- 1\ \ '1'.. f'- \ \ '" "~1'. r--...... "- ~~ ......... ¡-.......r\ '" 1"--... " 1-.. ........ ~ "- "- ......"'",- ~ I """ [p ,de¡;¡JOl1 iny ...... "- ~ ........~ "'" ~ ~"i...L I '"r::: ~1 I I I I I I 1 I el redondo para una dada severidad de "L.1U..-.l 1:33 Of()CedunH:ml:o a es el >J1>=;,U.l'.dHJ"-' Con el valor de la severidad de temple H tomar en el es-' pesar de la chapa, 80 mm (puntal). Desde dicho punto levantar una vertical hasta interceptar la cur- va de la chapa (punto Trazar desde (2) una horizontal que cortará a la curva de redondos en (5), cuya abscisa 110 mm da el valor del redondo equivalente; es- to indica que el núcleo de la barra de 110 mm se enfrÃa con la mis- ma velocidad de enfriamiento que el núcleo de la chapa de 80 mm. conocer para la severidad de temple H = 1la veloci- d de corresponde al núcleo de la, citada chapa o barra de "mensiones conocidas, la misma horizontal sobre ordenadas (punto :3) ará, en este caso 6 °F/seg, la velocidad de enfriamiento del núcleo de la apa consideradas. Si necesario determinar el diámetro de la barra que en pIe ideal se enfriara con la misma velocidad que el corres- PIldiente qe la chapa con la severidad H, la antes citada horizontal al orlar la curva de diámetro ideales en dará sobre abscisas el valor del iáwetro buscado, 132 mm. intersección en (6) de la misma horizontal con la curva Jominy in- sobre abscisa la distancia al extremo templado de una probeta Jo- iny (33 mm) que se enfrÃa con la misma velocidad de la chapa o barra n estudio. Ejemplo 5 Determinar el diámetro del redondo equivalente a una barra tica rectangular de 80 50 mm para una severidad de '__ '-"_ (agua). El procedimiento a seguir utilizando la figura 39 es el siguiente: a) Lado de 80 mm: se realiza el proceso tal como se indicó en el ejem- plo anterior, vale decir desde la abscisa de 80 mm (1) se levanta la vertical hasta interceptar a la curva de la chapa en (2). b) Se traza por (2) una horizontal que al cortar las respectivas curvas da: diámetro del redondo equivalente (5) 110 mm, diámetro ideal (4), para temple H 6, distancia al extremo templado (6) de una probeta Jominy (8) 33 mm y velocidad de enfriamiento 6 e) Lado de 50 mm: se sigue el mismo camino y se obtienen reSipelctl- vamente: diámetro de redondo 73 mm, diámetro ideal (10) para H 0, 96 mm, distancia al extremo templado de una Jominy (8) 19 mm y velocidad de enfriamiento 17 La velocidad de enfriamiento del núcleo de barra de 80 50 mm de 23 nI') la misma velocidad que la del n cleo de la barra cilÃndrica de 60 nm de diámetro del equivalente y que el punto (11) del extremo templado de la pr beta Jominy situada a 16 mm y el diámetro ideal para H = e (l que es de 80 mm. Ejemplo 6 Determinar las mismas de la harra prismática an rior pero de longitud conocida, tres dimensiones, por ejemplo: 80 5 35 mm. El prisma de 80 x 50 35 mm se enfriará de la siguiente forma: lado de so mm con una velocidad de 6 °F/seg lado de 50 mm con una velocidad de 17°F/seg lado de 35 mm con una velocidad de 33 El núcleo de la pieza prismática se enfriará con una velocidad que la sumatoria de las tres enumeradas, es decir 56 °F/seg que en la figu 39 corresponde a la velocidad de enfriamiento del núcleo de una barra lÃndrica de 42 nro de diámetro en un medio de enfriamiento de severid H = 1 (agua). En la figura 40 se dan las curvas equivalentes de chapas y redond templados en aceite (agitación acentuada H := 0,50), redondos ideal (H y puntos de probetas Jominy, con expresiones de las velocidad de enfriamiento de estos y los centros de barras y chapas. son las aleacio- a someterlos a tratamientos CapÃtulo V c) TRATAMIENTOS BASADOS EN LAS CURVAS "S" DE BAIN O DIAGRA SITT Consideraciones generales de los DT()(1Ulct()S m'rfo..... " ..rn,nr.o la técnica no los f-nT'Tr'",,..nc o termoquÃmicos. Las caracterÃsticas que DmBae~n Q!otenerse de los tratamientos hacen ablandarlos cuanto sea posible para ...... "'''YO-OT' tud al estampado, embutido, en otras valores de resistencia a la fatiga y y en algunos casos 10- durezas para con ello hacer posible el trabajo de otros me- (1e~;l'!aste en ciertos elementos de ...... nn1'.., O'or\DT'!:l1 un tratamiento térmico debe tratar de conferir al produc- nO''''''T''rnc''n algunas de las caracterÃsticas slguH~nt,es: Poner de relieve las propiedades mecánicas qúe interesan para un determinado uso. b) Reducir al mÃnimo el de .....T'r'rf"'n~,.. formaciones, alabeos, variaciones OlIneltlSlon,:ues, ...r-.i:1T"-:>C' el metal de .- ..T·...'"' posea el mÃnimo de tensio- reEnOll1aJ.es, con lo cual se la resistencia a la y la resiliencia. d) Conservar el producto en su integridad, mismas caracterÃsti- cas, vale decir que el metal no ni aún varia- ciones de sus propiedades que se pueden traducir en escamas de óxidos, descarburación o carburación, nt-r.;:,.t-,·y.. -:> e) Mantener dentro de ciertos las tolerancias dimensiona- de manera que, al por haber su- variaciones "v........., ... , .... "" .. o temple a) b) e) d) e) Casos "-''''I'''''-'~'' 'OT1nn,01"'(~t-l·I"''Ãl inicial M s de la reacción martensÃtica. 137 Fe+ e O DIAGRAMAS TTI - 65 Mo 20 Ni Fe FelTIta M Martensita 1 Enfriamiento continuo II Enfriamiento interrumpido o discontinuo FlG. L Curvas de enfriamiento de temple martensÃtico. lENTOS BASADOS ~/~"'~I:;;t:C{ Y Troiano: = 535 325 e 35 Mn - 35 Temperatura de austenización Intervalo crÃtico Austenita Cementita En el segundo caso como consecuencia de un gradiente de temperatu- ra mucho menor, temperatura próxima a Ms, el riesgo de crear fuertes tensiones entre periferia y núcleo, probabilidad de fisuraciones o defor- maciones, es mucho menor. A este tratamiento se lo designa "Martempering". En ambos casos, se logra por temple, la máxima dureza. Como en varios tratamientos, aplicando la curva de la "8" se referencia a la posición del punto Mg , o sea a la temperatura que corres- ponde a su ubicación, es necesario conocer la misma, con bastante preci- sión, a los efectos de no incurrir en errores y malograr el tratamiento tér- mico. A este respecto se mencionan varias expresiones propuestas por au~tl]lt()S autores: + Mo) + Mo)30 Cr 16 Ni 10 E. (l 620 (l 0,092 Mn) (l (l 0,029 Mo) (1 0,013 W) Stewart: =500 - 320 C 33 Mn 22 Cr - 17 Ni - 11 Temple austenÃtico Este caracterÃstico de determinados ....... ,... v.::>. xidable 18/8 de cromo y 8 a 10% de nÃquel) o el con de carbono y 12 a 13% de manganeso conduce a mantener esta la estructura austenÃtica a vale decir los mentos han un descenso del punto que el se e cuentra por de la ambiente. Los elementos de aleación son Sleml)re porcentuajes en peso. b) Temple bainÃtico Partiendo del estado el producto be enfriarse con rapidez para evitar la transformación o salvar la nariz de la curva "8" hasta una comprendida la zona a de la cual se puede proceder de dos b1) Mantenimiento constante de la temperatura en la zona bainà hasta la transformación total de la austenita en baini curva 1 2 Yluego enfriar hasta ambie A este térmico se lo designa Las transformaciones isotérmicas de la fase a dis tas conduce a durezas y otras caracterÃsticas v bIes en del constituyente obtenido. Enfriamiento retardado o moderado dentro de la zona bainÃtic luego continuar con el mismo hasta la ambien curva II de la figura 2. En el caso, es interesante hacer notar que proporción bainita y marlensita, interrumpiendo proceso isotérm en un instante dado, cuando aún existe una cantidad de austenita transformar y mediante enfriamiento seleccionado obtener las estro ras combinadas ya citadas. A este tratamiento térmico se lo designa "Marquenching". Mediante la adopción de distintas proporciones de martensita y b una gama o variedad considerable de propieda FIG. ~. Curvas de temple bainÃtico. 139 Fe Ferrita M Martensita 1 Temple isotérmico II Temple isotérmico, interrumpido o discontinuo. Cementita Temperatura de austenización Intervalo crÃtico d) Temple estructural En los tres casos antes considerados se ha partido del austenÃ- tico, pero pueden modificarse las mecánicas realizando el temple partiendo de la solución sólida a. Teniendo en cuenta que ciertos elementos como el carbono, r"t·...t>'rTO_ etc., son más solubles en el hierro a en caliente que en ~lH;¡~pntlhlp por al agua desde 700/750 oC en aceros con El ciclo térmico es el mismo de es austenización com- pleta y homogeinización a alta temperatura, sobre todo para piezas fun- didas y luego enfriamiento brusco, que puede ser como el caso del acero Hadfield, en agua. Como no existe transformación estructural, no hay de deformaciones, fisuras o rajaduras, ya que se parte del estado austenÃtico y se obtiene luego del temple, estructura completamente aus- tenÃtica. En este caso, donde no tiene ninguna transformación al ..u,..... .,v, el metal templado en los aceros austenÃticos se ablanda. 3) Ciclos de tratamiento térmico favorecen la reducción de la oc:asl"ones, aun en procesos "'""'"'-'-"-L......" salteadas o escalonadas de la Asà como el ciclo de calentamiento, tal cual se comentado oport distintas de calentamiento y el tiem el de enfriamiento abarca la velocidad conduce a continua o 10".+6,,·........ d4 ) Las más ción y descarburación. El tratamiento practicado en la economÃa del proceso. di) Se realiza a temperaturas relativamente Se las deformaciones. Las tensiones residuales son de mucho menor m 141 b la tal LtaUV1Uk'.LH'LAU..... , las dimensiones de los de enfriamiento, los ""'U,",'TlHJ producir un temple muy Por vv.......,.L¡¡;, .......vu.v'-', io de constituye un factor de importancia, por la influencia que ejerce en las condiciones de enfriamiento y el núcleo, que se manifiestan por el distinto andamiento curvas de enfriamiento de los citados que el metal frÃe en agua, aceite, baños de etcétera. evidente' que tratándose de efectivizar el temple, es necesario te- cuenta que el medio de enfriamiento tiene que producir una velo- que supere a la critica de temple, para la estructura marten- FIG. 3. m: zona transfonnada en TYl!:1;T'T 1. AGUA 2, 3, 4. AIRE la transformación del núcleo comienza antes de que sea cOIUoJlet,l.. ACERO ALEADO QUE TEMPLA EN TODOS LOS CASOS FIG. 4. Proceso de enfriamiento de cuatro de acero aleado ldâ¬mt.lCas: 2. 3. Baño 4. en los que se señala el n ...... nt'~nln transformación de austenita en martensita. a: Periferia. b: Núcleo. AB: indica que el núcleo está todavÃa a elevada 1"oâ¢..,n.o.. -:>I'11 n&>1"':'Ã:t~ri~ se inicia la transformación martensita. Ãdem. HG RS: indica transfOTIl[laCIOn de ZONA DE M l----Ql-H.--::::-l~~:--~~---...::l~_.:::_---_i FORMACION { s DE Mfl----~-\--~~~~----:::a.;~:__--';;::O""'¡~rl MARTENSITA Si el se realiza en un medio de menor velocidad de enfriamie aceite por ejemplo, se apreciar, curva 2, la diferencia del d pl.:\ZEUlllerltO de E y es mucho menor que e anterior y cuando la misma concluido, es decir la periferia .........."' .......v .... totalmente, punto el núcleo ha alcanzado a endurece masa interna hace los inconvenientes antes citad uY." ...,,'-,....... en una más y con menor V1(lleIICI,a. supumn;o caso COlm¡::lilc:adlas construidas con la curva 1 las condiciones de n""'1""....o .......,~_ a ....,a....'v templado en agua. Se observa mientras la cu "a" COlrreSpOnC1I(~nt;e al enfriamiento de la alcanzado en A inicio de el núcleo a mantiene. el eSl:;aao austenÃtico indicado por B y al concluir el endur miento de la llegando a la el corazón de la za todavÃa está DE O DIAGRAMAS TTT realizarse en aire y obtener un de las curvas FrámleIlto de y núcleo como en la curva 4, vale ue la de temperatura es tan pequeña, que la periferia y se transforman contemporáneamente, de manera que la forma- la martensita, tiene lugar de modo uniforme en toda la matriz 8IU\,1'-"t1, con lo cual se reducen al mÃnimo tensiones internas y por _r-.ON'r,,'" inherentes del temple. a austenÃta residual que pudiera permanecer en el acero, que es dúc- ermite absorber los esfuerzos que se desarrollan, con lo que, como se 'cho, las tensiones internas residuales se reducen al mÃnimo. aprovechamiento del conocimiento de las curvas "8" de Bain, cons- un avance muy importante en la realización del temple en baños tal como ha objetivadoen la curva 3 de la figura 4, y que con- en obtener martensita mediante la introducción del producto side- .ca en austenÃtico, en un baño de fundidas se en- a una temperatura un poco por encima de Ms, mantenerlo en COl[}dllCl(me~S el tiempo necesario y suficiente para igualar y unifor- dicha en toda la masa metálica y luego enfriarlo al ai- e tipo de temple interrumpido da a la formación de marten- con tensiones residuales muy reducidas. El enfriamiento moderado final reduce las fuertes diferencias de peratura entre la periferia y el núcleo, en el perÃodo de formación de nalrtenSl:ta, y por consiguiente, al ser menos violentas y más simultá- s las transformaciones en infinitos puntos, las' tensiones internas re- duales son de poca magnitud. hacer notar la importancia que reviste el conocimiento preciso la temperatura de Ms y la curva de la "8" de Bain, ya que si el enfria- iento se encuentra por debajo del mismo, se producirá una apreciable tidad de martensita, con lo cual se anularÃa el objetivo de este trata- llamado "martempering" o temple escalonado martensÃtico. En su oportunidad se han indicado algunas fórmulas para calcular S, cuya posición es función de los elementos constitutivos del producto no obstante lo cual los diagramas TrT muestran que cuando acero es mantenid a una temperatura próxima a 200 oC el comienzo la transformación de la austenita se produce de un tiempo muy caJJaclda,(1 de del baño de a 250 oC es aceite de temple. ref:lpecto se mencionan los valores de la velocidad de enfria- ....o,r1ar"""", de 500 temperatura a la nariz de la Bain: Velocidad de enfriamiento a 540 oC Aceite mineral a 21°C de 55 a 80 oC de sales fundidas a 250 oC de 64 sales fundidas a 260 oC de 53 Recocido isotérmico Concluido el ciclo el acero o fundición se enfrÃa al aire. relCü 145 Ese. lag de tiempo Microconstituyentes; Fe + P Ese. lag de tiempo Mieroeonstituyentes: Fe + P Keprâ¬~Sel[1talclÃln t;;"4l-ICll.Lat.n;a del recorrido de rt>cr&>n¡:>r!Jll'l{'¡n e isotérmico. el calor (tempe- 700 para introducirlas parte del ciclo. El estado 01"4'0,..-." sobre cuando el tratamiento f'''T\f'll1"UO mantiene bien. ~ .... t-orlQQj:¡nT:p. hacer notar la conveniencia de este tratamiento para laminados o forjados que del enfriamiento al ar entre 100 Y 120 kg/rnm2 de tensión rotura para medio carbo- r que se incrementa en los aceros aleados, llegando hasta 50/56 elle. . base a estos números, es oportuno efectuar algunas reflexiones: y conveniente luego del trabajo de deformación plás- "'''''''H,,'''''''~' el enfriamiento rápido al porque además de obtener heterogéneas, que no se pueden controlar durante el proceso, se que se produzcan lesiones en la fmal del enfriamien- las desiguales variaciones volumétricas den lugar a elevadas a estados frágiles y a la posibilidad de que puedan fisuras. la figura 5 se observan los dos ciclos correspondientes al recocido con enfriamiento continuo yal recocido isotérmico. En la figura trazado sobre un mismo diagrama TTT, los dos sistemas de en- miento: el segmento AB en el isotérmico, indica la duración del trata- ento a temperatura constante TI Y las curvas de enfriamiento repre- lltadas por H¡, H2 Y H3 corresponden a ciclos continuos, con tres locidades de enfriamiento distintas. Los constituyentes estruturales resultantes en los dos casos están Ãn- 3lrr:amem:e representados por perlita laminar y ferrita. DÃasHoras Calentamiento a 780 oC Mantenimiento de una hora Enfriamiento a 700 oC Mantenimiento de dos horas a 700 o Enfriamiento al aire desde 700 oC Duración total: 6 a 12 horas Recocido isotérmico TABLA 1 Minutos ~""IG. 6. Equivalencia de los resultados obtenidos para el recocido con transformación isotérmica y continua (según Payson). e CaJlentaIJmento a 780 oC Mantenimiento de una hora Enfriamiento lento con una velocidad de de 15 °C/hora desde 625 oC 12 a 24 horas CO'mlJaI'aClón de la duración del recocido con enfriamiento continuo y el iBoté de espesor de un acero con 1% de carbono. En las tablas de valores 1 y 2 se han indicado los tiempos para dos formas de respectivamente a un a ro con 1,0% de carbono y otro tungsteno para matrices de trabajo caliente. Recocido con enfriamiento lento Recocido isotérmico Temperatura 875 oC y 780 oC Tiempo de calentamiento: 12 horas Tiempo de permanencia a 875 oC: 6 horas Tiempo de permanencia a 780 oC: 4 horas Duración total: 28 horas TABLA 2 !nperatura 875 oC ropo de calentamiento: horas empo de permanencia a 5 oC: 6 horas Ãempo de enfriamiento 15 °C/hora): 30 horas uración total: 48 horas ('t~,""n"'rl=ll'lCln de la duración del recocido de regeneración, con enfriamiento conti- el isotérmico de un acero al tungsteno. Al acero para matrices, llamado indeformable o indiferente con car- 2% cromo 12%, que ofrece dificultades para llevarlo a durezas COlnpat10H~S con un buen mecanizado, se le puede practicar el siguiente c",~""U"''''''''''V~ isotérmico, en base a su diagrama TTT: a) Calentar para austenizar a 925 "C, con mantenimiento según la dimensión de la pieza, no menos de dos horas. b) Enfriar rápidamente en un baño de sales a 780 oC y manteni- miento a temperatura constante, durante cuatro horas. c) Enfriar al término del ciclo anterior al aire. La dureza resultante está comprendida en tomo a 225 Brinell. En los tratamientos esquematizados en la figura 7, para un acero rá- pido (W = 18%, Cr = 4% Y V = 1%) los resultados obtenidos por Peter I'ayson (Jefe de la sección experimental metalúrgica de Crucible Steel Company of American) que fue uno de los primeros investigadores que plicó este tratamiento, se señalan los valores logrados en muestras pe- queñas, en ensayos efectuados en laboratorio. Se observa que los juegos de probetas fueron austenizados a 875 "C durante una y doce horas y después sumergidas en un baño de sales a 780 "C, manteniéndolas en esas condiciones durante tiempos variables, entre diez minutos y seis ho- ras; concluido el ciclo siempre fueron enfriadas en agua. Es digno hacer notar que con tiempos breves aproximados a las tres horas y media se consiguen durezas de alrededor de 260 Brinell que hace susceptible su mecanizado sin inconvenientes. Cabe hacer notar que el recocido isotérmico en grandes cargas de (20 a 30 toneladas) no es posible su aplicación, dado que el enfria- miento de toda la masa no es factible realizarla ni rápidamente ni en for- ma uniforme a la temperatura isotérmica. Esto es bien entendible, pues- to que siendo el volumen muy considerable, no es la 7 Horas6543 Acero rápido 18-4-1 Temperatura de austenizacÃón: 875 oC Temperatura de transformación: 780 oC Tiempo a la temperatura de transformación 2 ANTONIO 70 ~ e Ji 40 as N ~ 30 :J O 20 10 O 5. "Austempering", temple bainÃtico o temple isotérmico , temple bainÃtico o es el tra miento que consiste en la transformación isotérmica de la a tenita en en una zona velocidad de aCl1ueJ.la, es muy considerable y que se encuentra ubicada en el ont",.,."&'...... ,.,. la nariz de la Desde el punto de vista práctico (producción este tratami to tiene la de poderlo efectuar en hornos continuos, vale d austenizar en un pasar al que estará a la temperat SejleC:Cl()n~la:l, C1LlnJlplIeUlaO esta forma ciclo que na,..",",'+-"" 7. Durezas obtenidas en el recocido isotérmico de un acero Cr =4 V 1 %) austenizado durante una y doce horas y an11'r1 149 5,06 mayor de 1500 sin rotura "Austempering" (2) DIAGRAMAS 49,8 182,1 3,7 26 (2) "Austempering". a) Calentamiento en plomo durante cinco minutos a 788 oC. b) Enfriamiento y transformación en baño de plomo-bismuto a 315 oC durante 20 minutos. rotura a 45 q DE Temple y revenido (1) TABLA 3 Una completa del procedimiento para realizar el trata- de temple isotérmico, es el '....M.~>.'~LL'''~ Calentar el acero en la misma fonna como para practicar un tem- ple o recocido, vale decir, llevarlo al estado austenÃtico completo. b) Enfriamiento del acero en un baño de sales fundidas, que se en- cuentra a una temperatura superior a Ms. Mantenimiento a tem- peratura constante, hasta la total transformación de la austenita en bainita. c) Retirar el metal del horno de sales y enfriarlo al aire. En la figu- ra 8A), se ha esquematizado este proceso, y en la 8B) el corres- pondiente a temple y revenido para lograr una dureza similar. Esta fonna de tratar el producto siderúrgico permite que la transfor- ación de la austenita se realice simultáneamente en toda la masa del ...etal, con lo cual se logra reducir el valor de las tensiones residuales, . torsiones, riesgos de microfisuras, fisuras, roturas, etc. y obtener una structura bainÃtica con valores de dureza variables desde 48 a 58 Re. En tablas 3 y 4, se pueden cotejar los valores de las distintas ca- mecánicas obtenidas por temple y revenido y el temple bai- es de hacer resaltar que para igualdad de dureza y tensión dero- el acero con estructura bainÃtica es más tenaz, posee mayor largamiento, resiliencia y admite un mayor ángulo de plegado. Rockwell e de rotura kg/mm2 NargélIDl,ento sobre 50 mm % ~stnccl0n % KeÃ:allEmC:La (sobre probetas f'1l1nrl'M"'~'''' no entalladas) (1) Temple y revenido. a) Calentamiento en plomo durante cinco minutos a 788 oC. b)' en aceite. c) Revenido a 344 "c durante 30 minutos. .nm,n~"" y revenido Calentar cinco minutos a 790. Templar en agua a 21°C minutos en Dureza Rockwell C: 50,2 Tensión de rotura: 170 kg/mm2 LÃmite de 107 kgl están constituidos por anterIor'es, cuando s de es lalnH~nt;o sJl!llJllaJres al aceite. enJTIlarnH:m1~o en O"Ali1AY'Q como ya se tratamiento y \.1A.1.U\.1i::l, reúnen condiciones de TABLA 4 A Com¡:)araCllon de las caracterÃsticas mecánicas de un acero al carbono con teInplaClO y revenido y con para valor de Dureza Rockwell C: de rotura: 198 !rrr.fT'n'I'Y'l.k LÃmite de elasticidad: '-"U,l'VU....UJL cinco minutos a 790 "c Enfriar en plomo a 300 la probeta quince flunu'!;OS en baño . en agua Mf t--------------Jl. oc 1'-------------------. AC3 151 tamaño tenerse en o DIAGRAMAS T'TTBASADOS EN LAS CURVAS DE plomo fundido es otro de los medios de en:m:1IDllellto que con fre- se para este tratamiento. la de este tratamiento 10 siguiente: Conocimiento preciso del rn-::lrTr A: Austenita B: Austenita+Bainita c: Bainita A'- Martensita pura s': Martensita + Sainna SainÃta lUd.ut:UL.J,a variable ..J que PUieaEm obtenerse por A' Mf Ms oc r">"r.rI""",,~ variantes a este tal como se ha 9, deteniendo la reacción en un punto cualqu ra de su realización o por ejemplo a la temperatura T2 en punto donde ya se ha producido un X de bainita y el re nente (lOO-X)lJ(; de austenita aún es decir no transformada y friar con lo cual se X% de bainita (lOO-X)% an~enlSH,a con caracterÃsticas mecánicas distintas que si transfo ción hubiese el camino D B e C' Como de la observación del rh.c>n-.. n,,,,,, diticando los de mantenimiento una cantidad racterÃsticas mecánicas variables entre amplios lÃmites. En las figuras 10 y 11 se han esquematizado las curvas de dUf asà como la influencia de la velocidad de enfriamiento que de acuerdo la de aún no puede producir mod caIClUlrH:~S substanciales en las caracterÃsticas en función cantidad de bainita martensita. .-----------------------------------.; 153 550 c= 0,25 % Ni= % 500 Cr ,0%Mo 0,20 ;? 450 ro :; ~ 400 o. E FIG.11. 1- 350 Durezas obtenidas manteniendo 300 diferentes alas 250 350 400 450 500 550 Dureza BrÃnell 12. Fonnas del tratamiento bainÃtico. 1) Tratamiento ml::lTUen:ntlco-balml resistencias muy elevadas). 2) Tratamiento bainÃtico medÃas). 3) Tratamiento bainitico con revenido alto 4) Tratamiento (recocido máximo abjlan,damlenl~o). Ms oc La O[J{;eIICIOn de caracterÃsticas mecánicas ...., ..-·v~ â¢â¢ "'''' cuandO la reacción se con ",,....4-""''''''''''''r.v-.f,,, u;otlerrnu:o vale ~",,~11+''''' o troostita. cuanto más ...... r'u ......... estos son tanto más difÃciles de asà como la de la nariz del TTT; cuanto nl pueden dar bainita SUIJerlr del rnYY1...... n "' ......'JLvV ........ ''"'uu.v valores obtenidos de tres15 Y 16 se han 16 se observa que para altas en aceros resiliencia obtenidos por tratamientos bainÃticos (bainita in- son más favorables que los por y revenido. b) . Los tratamientos con obtención de bainita lnl'OV'"lnr v.'n..... v'........~H-' más satisfactorios. . Comparación entre las caracterÃsticas mecánicas btenidas luego del temple y revenido o bien or tratamientos diferidos Se admite que las mejores en conjunto, se obtienen uando se templa el prod"Ucto siderúrgico para producir su máxima dure- es estado completo martensÃtico y luego revenido, siempre y uando no se produzcan microfisuras, deformaciones o tensiones internas desfavorables. Los ensayos realizados sobre un acero al cromo-nÃquel-molibdeno, por varios investigadores, han demostrado que, comparando los valores de resiliencia obtenidos con tratamientos isotérmicos a distintas tempe- raturas con los efectuados con temple enérgico y revenido, para en todos los casos producir la misma dureza, figura se constata que las curvas sensiblemente desplazadas; los valores se consiguen con el temple enérgico. Se que mediante tratamientos isotérmicos, las reacciones di- lo cual no permite deducir conclusiones exactas. Delbart y Potaszkin se pueden estos tratamientos en n-r~.nr1ac! tipos: a) Los que hacen aparecer resultados son menos "'U'J"UJ'U"'vv" martensÃtico. H!LJU......"~- una de las urn.. t-.., ..... C' la ductilidad para eados que los que se obtienen nUVU.....>J las propiedades de de temperatura de 400/500 ta revenida. La de rotura y resiliencia de aceros de bajo o edio carbono son, sin embargo, inferiores a las del tem- le y revenido y en este caso el tratamiento bainÃtico es desventajoso, ex- pto que se lo debiera utilizar como método de reducir el de uras y vinculados con la reacción martensÃtica. FIG.14. Influencia revenido obtenidas por temple rP'lfPT1U1IO en aceite (O't, O'z, p) y por tratamiento is?té~co(O't', O'p p ). C==0,30% er== % Ni == 1,0 % Mo 0,40 Martensita revenida 2 ,...- ,3 Martensita revenida + troostita 20 40 oC Temperatura de ensayo o-40-80 20 60 40 o 4 ----8 -:::::--.:_-- 80 -- --------_._-----'"---------,---------------------- 180 160 140 -t-----__ 120 100 at kg/mm 2 FIG. 1:3. Curvas tempe;,atura-resiliencia de un acero al cromo, molibdeno, nÃqu C Mn == 0,95 %; Cr == 0,6 Ni == Mo % tratado para de rotura 90 en las siguientes formas: 1) Temple a 900 oC en agu revenido a 655 2) a 900 oC en baño de sales a 400 oC (5 minutos); Temple a 900 "c en baño sales a 600 oC (115 minutos) revenido a 625 oC. (Según Hollomond, Me p kgmlcm212 3 BAIN DlAGRA.\:1AS TTT 75 100 125 150 Tensión de rotura kg/mm2 15 C\l E ~ E O) ~ co 10'13 e ~ '¡¡; (1) OC 50 3 75 100 125 150 Tensión de rotura kg/mm2 150 53 100 o(.) ti ,t'd 1i5 ,~ 50 E :;¡ e.1e~mJ)lo, cuya dureza está cmllUlrelrldJlda ..... "c...,'".."'''''.... ,,..... '''' isotérmicos producen ....... l:>lÃ\'rOQ '"''-' ...u''''J''''"'" ....., alar'gaml'emm y lÃmite de que Se estos resultados en La martensita obtenida por ternpJle a 300 oC mantiene mucha mientras que la .....u.u..... "u. que es un de T'\...,·u.¡ ....n en la tercera de la cementita. 15. Variación del lÃmite elástico y de la resiliencia en función de la tensión rotura. 1) Tratamiento isotérmico a 500 oC, en aceite y revenido. Tratamiento isotérmico a 500 oC revenido, Acero Delbart), so4540 55 60 Dureza Rockwell e Gom¡:>araCl.un de los valores de resiliencia de redondos de 5 mm de templado revenido para valores de dureza co t{O(~\{V¡Tp.11 C. (1) E Ol 50 .:::L Cada uno de los (l) .a ::J " tos c:r(J) 45 corresponde a la me- o(l) -c .5. dÃa de varios ensa- o(l) yos. o::J 40 Q.CJ o ~ -c .;::o ID e c: (l)(l) -o ro o -o o >. :o -o 4 ro ·c (J)o eCD en (l)(/) > e .a ~ .~ c:ro (l) .:Y >. Q. ro Ol o E -o m 20 -o 2 :oro (J) oe Q.. ::JW E ~ (J)15 .aQ) ro1- 2 ro.~ 10 CDe w La ejecución del tratamiento térmico para elevados re~Ht:\ll,elJlI,.;H1, debe en la forma: Efectuar el enfriamiento isotérmico a temperaturas un poco por e cima de Ms señala el comienzo de la formación martensÃtÃca). b) Con el conocimiento correcto del TTT y mantenimien del acero a temperatura constante, el tiempo necesario y su 1 ciente para lograr un estado bainÃtico completo; si asà no fuera se corre el riesgo, al enfriar, menor de permanencia de que un cierto de aún estable, o1"n, ..."o en con reducción de la r OU..L"' ....Lv c.a., no obstante el revenido que a continuación. Tal como se ha indicado en lzs tablas de valores 3 y 4 este tratamien "Ausforming" 7.2. Objetos del "ausforming" El "ausforming" tiene por finalidad, entre otros, los objetivos: a) un trabajo de deformación plástica a ciertos aceros a .... 159 valores o DIAGRAt\1AS TI'TDE 7.1. Definición El "ausforming" es un tratamiento termomecánico, que consiste en el acero a la temperatura de temple, para luego enfriarlo sufi- ~le]tltE~ml~n1te rápido, hasta una zona dentro del estado austenÃtico estable 7.3. Factores del "ausforming" 1'''1''''-'''''00 de influencia más son: ....""", ....,.r\1n quÃmica del acero. !'otnnCH"C1hlT'g inicial de calentamiento. Condiciones de enfriamiento hasta la de trabajo. d) Duración e intensidad del de defonnación J..JJ.alO"!\..a.. e) conocimiento de las curvas TTT. f) de deformación. Medio de enfriamiento final. teIlnp,jralturas muy por de las tratamientos mecánicos en 'V...." ...""..... ..,"" b) Efectuar un de deformación entre un 60 y ha 90% durante un tiempo detenninado por la forma de la curva c) El es aplicable para la realización del trefilado, embutido, forjado, debiendo ant\.,.o·n"...,_ de deformación el 60 una mejora interes te de las caracterÃsticas ml~C:::llllca:s. d) Producir un muy considerable aumento de la tensión de rotur lÃmite elástico con una reducción, en CTLH-'OT'''' r~jannenl;CJ,estricción y resiliencia. e) en la final, si el caso lo por ......LJLLL ...... U ... O::;!J en un medio de temple una estructura martensà ca, desde una de la de austenización inic con lo cual se reducen los de defo estado etcétera. Orllnclm.o sobre el cual se basa el estriba en realiz la mecánica intensa de la de un enfrà miento bastante efectuado desde la temple, ha una zona por de lo se inicia la perlÃtica (r o zona lÃmites de varÃan con el durante un en el se mantiene la estabilidad estructural· isoaustenÃtica y c~ proceso fmal consiste en enfriar el metal en adecuado como p ra obtener el de temple fuera equilibrio (martensita Como resultado de este tratamiento se logran muy considerabl en las caracterÃsticas resistentes del acero. En esto es factible, sin dificultad, n .. oa~·n transformación pe]~litlca es del orden de 17 se ha eS(lUf~m,atl:za(lo ffiC)mIBCéLllICO; rin"'T,,1-a el nemr>o 160 DE BAIN DIAGRAMAS ClU""""'"U''"''''"''''J, se lo enfrÃa para la marten- a u otro ciclo programado. El trabajo mecánico de deformación acelera la por no se aprovecha Ãntegramente el tiempo dado por la curva. Se mantiene el acero, tal como se indica en figura 17, a la lira al intervalo entre los dominios perlÃticos y nÃticos Y se aprovecha entonces del tiempo de incubación cmlSldera- para poner en fonna el acero (que en estado austenÃtico), trefilado, embutido, forjado, que la transformación perlÃta bainÃtica comience. Siendo el acero, muy maleable, se lo puede cer sufrir una deformación muy importante. La temperatura es muy . que recristalización. Los defectos introducidos por el tra- o mecánico, son entonces muy numerosas; esto es tanto yor cuanto más importante haya sido la deformación. En la parte fi- , como ya se ha dicho el acero o realizar otro proceso mplementario. Esta deformación de la austenita incrementa considerablemente el umero de de la produciendo una estructura más a. Ms 7.4. Variantes Teniendo en cuenta el tiempo de incubación de la nariz de la c va de transformación es del orden de decenas de minutos, transformación bainÃtica no tiene más tiempo de producirse. El acero luego del temple, la estructura martensÃtica si se enfrÃa a bastante teniendo la PV"H-""VU. Mf. El gran número introducidos por deÃor'm,aClon de la aumenta considerablemente el número o núcleos de martensita. Se obtiene asà una estructura madamente fina. del revenido a una temperatura no muy para evitar la coalescencia de los precipitados de carburo de hierro, la tructura fina, lo da a un aumento de la mecánica los aceros asà tratados y a notab de ductilidad como consecuencia de la reducción de las tensiones intern La deformación puede ser uni o sin que se observe aH~c-¡:;aCl del resultado final del tratamiento. Es interesante hacer notar que la v locidad de deformación una cierta influencia; el aumento de dUF za varÃa en sentido inverso de la velocidad. El conocimiento de la composición quÃmica del acero por ende de curva TTT, constituyen factores muy importantes, sobre todo para ten en cuenta la longitud y amplitud de los dominios perlÃticos, y bainÃtico asà como el grado de templabilidad del materiaL El trabajo de deformación plástico para lograr buenos be ser intenso no menor del 60 % Ypuede a el 90 La de elementos carburÃgenos como cromo molibden que tienen la particularidad de ampliar y los espacios la curv TTT, es decir, producir tal efecto sobre la estabilidad de la austenita permite aplicar con mayor éxito este tratamiento termomecánico, dado e tiempo que se dispone para su pues se trata de aceros co "'''...,u....'v.., de incubación evidente que estas consideraciones limitan el campo de u.1-"'""''''''''''''JAJ la clase de defornlacÃón. Las curvas TTT de los aceros deben a las formas de los si gtillen-¡:;es tipos, 19 y 20. carbono. El consiste en realizar un a una tempe- ratura tal que se una austenización parcial que puede estar constituida por 50 de austenita y 50 de perlita, aplicando una defor- mación plástica del 50 una ley de enfriamiento final se estructuras o con lo combinando la de los rhfprl=>n1'PQ COllstltulyent(~s grar una variedad de caracterÃsticas mecánicas. Existen otras del - Martensita 163 70% 20 50% 60% Tiempos ese. lag. FIG.18. ~_-+__ Comienzo Comienz - -------- --------¡---- Carburos " proheuteetoides Máximo tiempo de Ar'" Tiempos ese. lag. deformación de la austenita Ms .1- _ Tiempos es. lag.1 dÃa1 hora1 mino Martensita 1seg 200 400 600 700 =0,42 % Cr 1 Ni 900 Mo 800 AustenÃta 500 FIG. 20. Curva TTT de un acero aleado para 7.5. He'Ye¡rellC¡Ãas complementarias ......."' ............·vJ.... ,"v>J de P. en su obra refmecto de la obtención de aceros muy re!nS1I;erltes. IUlrlüélmentos Ãntimos del mE~CaJmsmo Ul:SL{)nnonf:S locales ......"'........,........, apllc:aClon,es, como prIOOlUCI~lO,n aleados con muy elt~V:::H1f)~ "u..o..",-"o. el tratamiento termomecánico fila en el de temple isotérmico. .....L'.-...... ..,...... de este proceso consiste en un ""v.........." .... do del por deformación, 23 f. El aumento de la resistencia con el enveJleClmlerlto formación es el resultado de la acción de dos Ia(~to're;s: ae:WI'm:iClon en frÃo de la UVJUo:>A.UU.U martensita. 165I'RA:TMnEJNT()S BASADOS EN LAS CURVAS DE BAIN O DIAGRAMAS 'ITl' peciales como el origen de las que existen entre la reS¡lst,en- a mecánica de los metales y las teóricas. "Los trabajos sobre la creación de materiales extrarresistentes se ba- an en la representación moderna de las dislocaciones (distorsiones loca- les de las redes átomo-cristalinas espaciales), como la causa de origen de la divergencia que se observa entre la resistencia mecánica real de los metales y la teórica predicha sobre la base de la magnitud de los enlaces atómicos en redes La resistencia mecánica teórica es igual aproximadamente a (0,1- 0,5) E, donde E es el módulo de la elasti- cidad normal. La resistencia mecánica es decenas y, a veces, cente- nares de veces menor. Dicho de otro modo, en los metales modernos se utiliza una parte insignificante de su posible resistencia. Hasta hace poco, se consideraba que el proceso de deformación plás- tica consistÃa en el desplazamiento simultáneo de los planos cristalinos uno respecto a otro. Esta representación se relac!pna con la gran magni- tud los esfuerzos indispensables para vencer los enlaces atómicos en los planos de deslizamiento. Hoy dÃa, es universalmente admitida la teo- rÃa, conforme a la cual el desplazamiento no transcurre instantáneamen- te, sino por etapas sucesivas (por relevos). En los sectores de disposición de las dislocaciones, como resultado de la distorsión de la red cristalina se forman zonas de deslizamiento simplifi- cado. Basta un esfuerzo de cizal1amiento relativamente pequeño para pro- vocar en tal sector el desplazamiento de los planos cristalinos a una dis- tancia interatómica. Este desplazamiento va acompañado del traslado de la zona de deslizamiento simplificado en la dirección o contra la dirección de la acción de la fuerza. En el nuevo lugar de la disposición de la zona, a su vez, transcurre el desplazamiento a una distancia interatómica que va acompañado de un nuevo traslado de la zona de deslizamiento. De este modo, la zona de deslizamiento, trasladándose sucesivamen- te en dirección de la acción de la fuerza, provoca el desplazamiento de to- do el plano cristalino a una distancia interatómica. Si la fuerza continúa actuando, el fenómeno se reitera varias veces y tiene lugar un macrodes- plazamiento de los planos cristalinos. Evidentemente que este desplazamiento sucesivo que exige s610 la ruptura local de los enlaces atómicos transcurre bajo la acción de la fuer- za muchas veces menor que la 'fuerza indispensable para desplazar si- multáneamente a la vez todo el plano cristalino. El mecanismo descrito del surgimiento y propagación del desplaza- miento es la causa fundamental de la reducida resistencia mecánica real de los metales, en comparación con la teórica. . El traslado del área de deslizamiento simplificado continuá hasta que la dislocación sale a la superficie de bloque cristalino o topa con al- gún obstáculo (aglomeración de átomos ~enos de impurezas, dislocación dispuesta perpendicularmente, dislocación de disposición igual, pero de otro signo). Las dislocaciones de diferentes denominaciones al chocar una con otra, se extinguen reC1pl·oc~un~~nte. aquà se deduce que el aumento número de he1tevo~E~nel es el aumento de la cantidad de y del número de dis siones de la red asà como el de los bloques durecen el metal, creando obstáculos en el camino del desplazamien las y bloqueando su propagación. Las son regularmente inherentes de cualquier ro '''''''·..rrr...... en enormes cantid.ades. La densidad de la distribución dlf;lrn~aC:ImleS en los aceros es de 108 a 1010 cm..,.2. Las causas del surgimiento de las dislocaciones son muy divers éstas se refieren: el acuñamiento de las capas cristalinas sobrantes; asà llamados extraplanos (dÃslocacÃones lineales), el desplazamiento e ral de los cristalinos uno respecto a otro (dislocaciones helico.· Una son las es la sencia de átomos en el nudo de las redes asà coro inclusión de átomos ajenos entre los nudos. Las distorsiones locales d red tienen lugar al aplicar cargas asà como en las zonas de cÃón de las tensiones internas. El de dislocación provocar la aparición de nue dislocaciones en los sectores Existen fuentes de surgimie ""'....nn.I"w.. t-Ã...... ,."r. de dislocación: dos lineales compatibles fo un generador de dislocación que actúa continuamente (fuentes de Fr Read). Existen 'dos caminos fundamentales para aumentar la resisten mecánica de los ...........,........,""''''. 1) la eliminación o la reducción del número de dislocaciones (creac de de estructura cristalina homogénea correcta); aumento del número de heterogeneidades (creación de obstá que frenen el desarrollo y la propagación de las dislocaciones). Las del primer procedimiento son bastante limitad ya que una estructura sin defectos puede obtenerse sólo en materi muy puros en volúmenes muy pequeños que excluyen el surgimien desarrollo dislocaciones. En condiciones de laboratorio suelen obten se delgaditos (de 0,05-2 p. de espesor) filiformes de varios m' metros de longitud (llamados agujitas) que poseen una resistencia m nica extraordinaria. El cristal filiforme del hierro tiene una resistencia la rotura de 1,.350 kgflrnm2, lo que es aproximadamente 100 veces may que el lÃmite de rotura de hierro ordinario técnico y 10 veces mayor q la de los aceros aleados de calidad. Al mismo tiempo, las jitas caracterÃsticas elásticas muy elevadas. El alargamiento el tico agujitas de hierro alcanza el 5 mientras que en el me técnico éste sobrepasa un 0,01 %. La resistencia mecánica elevada y la elasticidad de las agujitas relacionada con la pureza de sus materiales con la correcta estruc cristalina. El de las dislocaciones las prácticam te es debido a su es menor que la extensión ID dia de las el aumento la resistencia ro de 167 16 IJ1284 debido a la \ \, \ \ \ ~ "-, , r---- - - o 200 1.000 1.200 0=8/12 Al ......_._-_._-_._--------- este tratamiento == 280/300 Cu Fe 4.00 3.60 4.80 4AO O"t = 320/350 e = 0,410,6 ot kgf/mm2 5.00 Los valores dos dentro de: ".nT""''T'AC' TE:RMICC)S DE FIG. 22. Resistencia mecánica teórica de los materia- les (rectángulos blancos), resistencia mecánica de las (rectángulos grisados) resistencia mecánica real (rectángulos la austenita, es d en un intervalo, do no se observan su sintegracÃón, aeo ñada de la forma de mezclas sólida ferrita-cementita este intervalo de peratura, el acero manece un ci tiempo en estado tico, en virtud cual puede ser D do, estampado, r nado, etcétera. aplicación de los mos se circunscri dos zonas que ca ponden a trata tos termomeeáni baja tempera (TTBT) y a tr miento termome ca de alta temper ra (TTAT). El tratamie termomeeánico de j a temperatura efectúa, tal com indica en la figur a, mediante el calentamiento a elevada temperatura, por ejemplo 9 1.000 oC, seguido de tUl enfriamiento rápido entre 450 y 550 oC y d mediato se practica la deformación plástica a la citada temperatura, un grado de deformación, como se ha dicho, de hasta un 90 a e nuación del cual el acero se templa y reviene según el caso entre 2 400 oC. Los aceros susceptibles de tJ este tratamiento, dentro del i valo tienen la conlposición: FIG. 23. Esouernlas del tratamiento termomecánico (en los rh~HTr~rrHH¡ de de,Sul.tegr:aClon isotérmica de la austenita: tplnnler:atllral-tlerr:lDO 169 Austenita Austenita Austenita (i) (f) (e) Austenita Austenita (h) (e) Troos- tita (d) (g) Austenita ~ 170 Como se puede las magnitudeD obtenidas más que las obtenidas en aceros aleados de alta El aumento obtenido está condicionado en gran medida al grad alteración de la estructura cristalina como consecuencia de la defo ción semiplástica, acompañada de un afino de los bloques cristalinos 5 veces en relación con las magnitudes de los bloques en el tratami térmico clásico). El tratamiento TTBT tiene sus limitaciones, es decir no es gene zable por las siguientes razones: 1) Las asà tratadas no pueden someterse a la acción de te raturas dado en el calentamiento la: sistencia mecánica IAfY"""'''''''' 2) No es posible aplicar soldadura a sometidas a TTBT. 3) En piezas de configuración complejas, el resultado no es pleno, do qué no se puede asegurar igual grado de deformación y pr dades del acero, en todos los sectores de las mis 4) El esfuerzo necesario para la deformación del acero en estado miplástÃco, es muy considerable. Algunos de los inconvenientes mencionados en particular en 4) se mina con el tratamiento termomecánico a alta temperatura (TTAT), ra 23 b, en virtud de que la deformación se realiza entre 800 y 900 oC una proporción comprendida entre el 20 y 30 %. Concluida la acción cánica el material se templa y reviene según los requerimientos del pudiéndose efectuar, dado el caso, el temple bainÃtico, figura 23 c. La tensión de rotura resulta menor, llegando hasta 220/280 kgflm a la vez que aumenta la plasticidad y resiliencia, disminuyendo la se bilidad del acero a la concentración de tensiones. Es factible realizar la combinación de TTAT y TTBT, figura 24 d, lo que se logra un aumento entre el 15 y 20 % de la tensión de rotura. Otra variante del procedimiento estriba en el endurecimiento por e vejecimiento por deformación de la martensita, figura 24 e, donde aplica en primer término el temple y revenido entre 250 y 400 oC, y lu de deformado en frÃo, en un grado comprendido entre el 1 y 3 segu de un durante 1 a 2 horas, a una temperatura inferio 100 oC a de revenido. La tensión de rotura aumenta hasta 200/2 kgflmm2. El tratamiento de deformación por tracción, t sión, estampado, laminado, etcétera. En la deformación se realiza apillC¡;mdlO reproducen las de En por p.1Pmrl!O se obtiene aplicando elevada interna con miento. de la curva TTT. DE DIAGRAMAS Definición "martempering" es un tratamiento térmico que consiste en calentar ""...r\I111f'T.H siderúrgico a la temperatura de temple, para luego sumergirlo un medio (baño de sales) de enfriamiento que se encuentra a una tem- atura por encima de Ms y mantenerlo en esas condiciones durante un mpo suficiente para igualar la temperatura en toda la masa del metal y b enfriarlo al aire a ambiente, 24. Microeonstituyentes: martensita revenida ese. leg. de tiempo 8.2. Factores del "martempering" Entre los factores que deben tenerse YYI",¡:;u;uu'If°c> al realizar es- tratamiento cabe citar a: Composición quÃmica del producto. b) Temperatura de calentamiento. e) del conocimiento d) Tamaño de grano. e) Conocimiento del punto Ms. D del tiempo de mantenimiento sobre Ms para la formación de bainita. Dimensiones de la pieza. h) Condiciones de enfriamiento final. ...... ¡;;, ....LHJU casos, varia bastante al modificar UU,Ql-C'1.1A,t:.Q.\.,IVLJ., en la tabla 6 dan valores para un ace que se fisuras o r..-r.....nr\7't"1IÃn de tensiones internas. e) D 8.3. Objetos del ~m,arte"nplerl,nJ! El tiene como objetivos: Producir una estructura de temple desde una telTIPier,atllra baja que en el temple directo. Menores cambios volumétricos debido a la mayor austenita retenida. c) Menor de autorrevenido de la martensita. Menor de torceduras o deformac nes, que la martensÃtica se realiza simul neamente en toda la masa de la En el de que produjeran en muchos casos son de actu do con: El enfriamiento desde el estado austenÃtico hasta el baño de igu ción de sobre Ms, debe necesariamente que ser rápido p que curva de no corte a la nariz de la "8", dado que ocurrir este hecho se producirán transformaciones correspondientes a cha zona y ende toda la masa de la no tendrá el estado auste tico ser factible y efectivo este tratamiento. La de realizar el ".....JLL¡JJLv e:,C3.1UIlaGlO SUSCE~pt;H)jleS de deformación ya se ha dicho) su enderezado .U'-........ ,Cll.""" ......... 'v.......,,'-' de retirada del baño de temple. La aplicación práctica de este tratamiento se ve limitada por la s ción de la pieza y tipo de acero, puesto que el medio de enfriamiento alcanzar la velocidad critica de temple cuando las dimension acero superan ciertos valores. En los aceros al el tro de la en un máximo cornpreJtldlldo aleados entre 20 a 30 mm. Los medios de baños de telnp4~:ra.tUlras entre 150 y 500 oC estar constituidos por: 55 o baños alcalinos: 20 % NaHO y 80 % KüH. Pa VeJlOCm3lU de enfriamiento es conveniente que 173 229 oC 151°C 107 oC DE de enfriamiento Mf I-----------J.,,---....:::¡< T2 Ms .......-----:. un tratamiento térmico la tell[lTH~ratUl~a v~;JU,..H'c; de sales a la tmTIUler:atllra 1'"r.."",.... ", en esas condiciones durante un un de bainita inferior ambiente para obtener la 'H"'~"'''''''' de austenizacián TABLA 850 oC 925 oC 1.035 oC Este tratamiento que no utilizado con fin de deformaciones fisuras encuentra un campo de en VUJ.J.J.VLl, etcétera. 9.3. Objetos del -m~af'alJ~ell~CIl~I,nl! El tiene por finalidad: Producir un endurecimiento muy considerable del acero. b) Obtener un de bainita inferior y c) La de bainita inferior reduce los de deform nes, torceduras y fisuras por tratarse de un menos ené d) Las antes son menos factibles de pre tarse en virtud de la baja de temple. Este tratamiento térmico es susceptible y conveniente de aph cuando el metal no requiere su máxima dureza para eliminar o red la posibilidad de las anormalidades de de prod por la conformación de la pieza que se trata. 10.1. Definición "' .......'w·u v, ""'· es un tratamiento mecánico de endurecimiento que en realizar un trabajo pequeño de deformaci !..HCli:1iJ.l .... a en frÃo sobre el acero de alta con oC'v·..... 'nr.' ..'" con cual se un incremento complementario de dureza zona tratada. No obstante que la martensita es un estructural ni poco la deformación del 3 a 5 % es suficiente para grar un endurecimiento 10 al 20 %. El proceso se en tres a saber: Temple del acero para obtener en la ",,,,,,,-,,,,.1-,,.., la estructura martensÃtica. b) Deformación del metal en frÃo entre el 3 y 5 c) Revenido o a 9.2. Factores del --m~ar·alA~er.tCfUll~2 Diversos son los factores que deben tenerse rn"c''''OlnTo ......... ',. ...r".. '1.... este tratamiento a saber: a) Composición del acero. b) de austenización. c) de conocer """"-'U'.. :::'...''j''''VL.LVV d) Tamaño de grano. Conocimiento de la de Ms. f) Tiempo del perÃodo isotérmico al "v~UIJJl'-' final. Dimensiones de la h) Condiciones o de enfriamiento finaL 10.. 175 es un tratamiento termomecánico que en la de alta resistencia y que consiste en coordinar alternados de y en fundido de deformaciones del del alambre las dimensiones y carac- mecánicas deseadas. Práctica del "patenting" proceso consiste en calentar el alambre hasta una temperatura al punto crÃtico A3 la austenización completa) y rápidamente en un de plomo o sales fundidas que se en- entra a una temperatura por debajo del punto crÃtico inferior; a conti- ación se trefila el metal y se repite este ciclo cuantas veces se conside- -,..."..,"', ........ " para el objetivo deseado. Uno de los procesos utilizados consiste en hacer pasar el a12tmlJre vés de un horno tubular se encuentra a una temperatura de 80 a oC sobre el punto critico y después sumergiéndolo en un '-o de plomo que se encuentra alrededor de 550 durante un tiempo ficiente corno para provocar un endurecimiento isotérmico. En la 26 ha una realizar " , "1"" Las estructuras finas que se en de temple en plomo o sales fundidas están constituidas por sorbita, troostita o bai- La sorbita es la más apropiada, dada su gran tenacidad y capacidad deformación plástica. Se caracteriza esta estructura por un grano fino por la distribución y uniformidad de los carburos finamente divididos una matriz Tü"''''''TH'''' Tal como se ha este ciclo se va a memala que se reduce el diámetro del alamhre. Los aceros utilizados a contenidos de carbono inferiores a 0,90 decir aceros al en se 16 14 20 tabla 100 laminacÃón lJa;:'la~laó:'J tanto el bruto de lam' continuo y enfriado en TABLA 21,30 11,90 9,08 Alambre o Alambre varilla 2,60 Horno tubular de ";::¡I",nt;:¡mi,,,ntn continuo Alambre o 177 por 10 t::lnto es un tratamiento de que consiste en el la mariensita aleada en los aceros de conteni- Este acero fue desarrollado por a rt,.,rtT\(yrf>lOT'lOQ elevadas de para un material de re~nst;enCla y la mismo de gran y ductilidad. "'-'A.HtJjl'-' la mariensita resulta blanda a 15 deltonmaClon en frÃo. en'veJ 1eClml1en1;o o revenido t-n.."n .... ' .......... i-.. y·... de entre 450- pelnnanelllc:m comprendido entre 3 y 4 horas. Luego del la tensión de rotura alcanza entre 210/250 mm 2 (con una relación de I O"t 1, la mariensita final a dureza de hasta 50 cierta ( (5 tenacidad (p =8112 El endurecimiento ve t~'.rrrr'O{'1Inll pn~tere][1tE~mlenlte ~U!.U~'UC;'::>liL''::> intermetálicos tipo notar las notables caracterÃsticas te(:nOlO~:JCéLS ....... .II,J1.......,'I,A..lI. ..........., ........., ....... "'..,JIl,...........,pOT ......, ......,...., ........... J.. ..." ...... de un campo magnético con el tratamiento termomecá COInpleuaeruano mediante aplllcalClO'n f) 178 durelCIlnH~nl:o de aceros de bajo vv,-,u.""uu.·v", CapÃtulo VI ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR TEMPLE Consideraciones generales frotantes. STURLA ¡'C>1'Y1ln.OT"rll ... '],,, a las que están sometidas "".J~.U.'V.â¢V~L que satisface la mayan b) Estructura. c) Ductilidad. Dureza. c) Lubricante. e) Atmósferas más o menos que circunda a las O"nA1F"T'" V~L~LL~~O, etcétera. f) Estado de las fratantes. 183 directa- elevado metales o ln(:OrlOQI'aCJLÃn H â¢â¢ â¢..... rrn............"'.....¿;:'AoU....v ..... '"'V al rlru'rr.-.e Acero templado Acero normalizado 1,5 %C E. TRATAMIENTOS TÃRMICOS o 0,2 0,4 0,6 0,06 0,14 -;::::- !Z! o(f) \ti a. 0,12e l"~.nt·¡;;) o inmersión total en un baño de temple, un espesor del En figura 2 se indican los valores de dureza en fun del contenido de carbono. H Aceros al carbono templados en agua %C realizar mediante C"IJC''-.lac.l, una cementación por la defor- om:leILe muy ele- se ° 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 aelPosna fundido por medio de un arco eléctrico o 400 500 600 700 200 300 Colada. El metal duro oxiacetilénica. 3 se ha representado la variación de los valores de algu- mecánicas, para un acero de medio carbono en fun- de deformación en frÃo partiendo de un acero recocido. En de revolución, tal como se se suele imprimir deformación en frÃo mediante la de una 2.d. Aporlt; de un metal duro "' ..... IJ""., JlH.,.l'.U de un metal 2. Aceros al 100 l"!:lT'OorlO recocidos y / :--- // / / / ....-- / / I /V /¡y V \ / ~J i/~ t '"r--- 8%--~ ----- Ir--- -- ....... 1-.....- ----- - r-- - -p 30 20 O 10 20 30 40 50 60 70 50 40 90 Deformación de acuerdo con la fórmula S-s S en 100 Dureza Brinell 240 30 80 220 70 P 210 20 200, 60 190 15 180 10 70 5 160 O O El metal duro, en forma de hilo, se donde se funde llama UhJLU.... CO ..d.JCOJU,'-,:L, ta con un chorro de El 187 como consecuencia eanz,aClon de un depósito electrolÃtico de cromo, sobre una L-'''-' rectificada, se espesores de centésimas a Ut:7\.UL,lU.U de milÃmetro de gran dureza. a tratar. UE~lOJrmaC'lOrLes que .....unrtn..... sufrir las del o de los tratamientos. Costo del proceso o tratamiento. Posibilidad de automatización del proceso y volumen o cantidad de a tratar el caso tanto del cromado electrolÃtico corno la las no deben tratar tienen ser prIDtE:g1ldas, mientras que en temlHe selectivo sólo se endurecen nece- "'ULH:OLJllJU, del total del acero, un decir que las deformaciones tiene un número considera- vista como de ....,..'...rh'" --- -_. - ------- ....... F- "'u de los métodos de ..,"".."' "'u, "' ,"'''', .......'UlU ..,.., ..V .... eléctrica y endurecimiento den ser total o automatizados. FIC. 4. Elección de proceso de endurecimiento su- perficiaL 130 I 1.500 1« ,. ¡.+-------..&.---------;+-+ I e b a 4.1. Definición El temple ,,,"nn-r"h es un tratamiento térmico que consiste e lentar ......n".~1t"'_ ....... selectiva de un producto sideru durante muy breve "'''''''''''1,,",'', encima del punto tico para por un ITa por inmersión e baño de 4 .. Temple superficial La de un ciclo automático de calentamiento y de tr ferencia permite que el tratamiento de cada pieza sea idén con lo cual se eliminan los errores del factor h no y del azar. De esta manera existe una de produc y una reducción muy de rel;H para me- para sea el medio de calen- el lÃmite de fatiga pa- Tn...·cnrln o flexo-torsión, es- tener x Dureza Acero recocido Acero tratado (templado y revenido) Eje del cilindro 4) Temperatura Distancia la superlicia templada H o dC o 191 las y la TY""':lI"t"JI"!l cuando se desea obtener AV'--""'"'-'..U,",d,H,"'" que mismo un nlYrf'1¡pn1'f\ r total de la con una dureza aporte de calor debe ser tal que en en un esor de la una que el del metal. Este aporte de calor que puede hacerse por inmersión en un baño de o plomo fundido, por llama oxiacetilénica, inducción laser, da lugar a que en la periferia, hasta una profundidad, la temperatura pere el valor de AC3, es decir produzca rápidamente la puesta en solución 1 en el hierro Una zona intennedia o de transición ad- +fl1l'n ....o.,.."',t-",.. lona templada lona metal base recocida Durezas correspondientes Dureza Brinell FIG. 8. Dureza Cl1l'n.al"'h .... obtenida l)por ID por de oe()uâ¬mo d l"IG. 9. Influencia del espesor endurecido sobre las caracterÃsticas de flexión. 8'. Puesta en solución del e en función de la temperatura y del tiempo. 193 0,30 1,8 = 1,0 = 850°C 600 ='. 100 kg/mm2 40 15 Espesor endurecido en mm C% Ni% Cr% Temple Rev. (jt 208 TEMPLE 42 Duración de la puesta en solución del carbono. 700 L __-+ +-__--+_-==:=;====-+--.... segundos La figura 9 muestra cómo una probeta flexionada de acero ,al cromo- aumenta su resistencia a la flexión a medida que el espesor de la endurecida es mayor; en un comienzo el incremento de la resisten- es pequeño, pero luego crece en forma pronunciada. IfrR:ECIMllENfTO SUPERFICIAL 30 25- c.:¡,... c.: 20Q) tU E 'x 15- Id'tU E I tU 1 rn I~ 10- I o 1 I 5- I I O I 1 2 3 4 5 10 1 1 la reÃ'Hst:enCla 230.000 10.000.000 260,000 9.650.000 17.000 50.000 1.600.000 N° de ciclos que produce la rotura 1 70 'nY/r~n'/. 56 Fuerzas en el I 104 10 O 5 mm :3 mm 10'. ua''''''-'U'-'J'U del endurecimiento Espesor endurecido 1"IG. 10. Resistencia la L 200 mm con entalladura 120 0 , de 6 mm de pn)1unUlua.u ro: Groverl. 195 desplazado sobre mm 18 kg/mm2 Acero aleado al Cr Ni T: 850 oC Rev. ⢠- crt 90 kg/mm2 Sin tratamiento: f 22 kg/mm2 e b a en tensión. el ",,;aUlJlC; ~,â¢â¢ ~",-+, " TABLA 2 Temperatura del baño oC 900 950 1.000 1.100 1.200 Tiempo de inmersión en segundos 130 80 65 45 38 ANTONIOE. pido, como para obtener por enfriamiento posterior, un endurecimien selectivo, sin que el núcleo de la pieza se caliente sensiblemente. Luego de ser introducida la p'ieza en el baño de sales fundidas, se c de una delgada capa que al quedar adherida a la misma, la aÃsla d resto del baño, por consiguiente es que para reducir o abrevi esta etapa, el lÃquido se encuentre a una temperatura mucho más elev que la adoptada para el temple. Si la temperatura del baño es muy pro roa a la de temple, no es posible realizar el calentamiento superficial. esta respecto juegan un papel muy importante, además de la tempera ra, el grado de agitación del baño, su capacidad calorÃfica, la conducti dad térmica de la sal o metal, la masa o dimensiones de la etcéte En general este método o sistema de calentamiento es utilizable p piezas de revolución, árboles, engranajes, que requieren templar so mente los dientes, piezas voluminosas, etc. La deformación es muy En fabricaciones de perfiles o secciones variables no es aplic este tipo de calentamiento. Este método de temple no requiere inst ción especial, es susceptible de realizar en un corriente laboratorio temple. Mediante artificios se pueden proteger aquellas partes de la za que no deben endurecerse. En la figura 12, se ha representado el espesor endurecido de dondo de acero al carbono con 0,45 % de carbono, de 25 mm de diám sumergido SO, 40 Y45 segundos respectivamente, en un baño de clo fundidos a 1.000 oC y luego templado. En la tabla 2 se indica cómo varÃa el tiempo· de inmersión con la peratura del baño de sales de un redondo de 48 mm de diámetro, p una profundidad de tres milÃmetros. sÃntesis el tiempo de inmersi6n, si bien es breve, pocos segun depende de la composición quÃmica del metal, de la temperatura del de calentamiento, de la profundidad a endurecer, de las dimension estado superficial de la pieza. Como referencia práctica, en la temperatura del baño d ser superior en 100 oC a la del temple del acero. Se utilizan como ID de calentamiento, baños de sales. neutras, metales o aleaciones me fundidas. El plomo en raz6n de su volatilidad y toxicidad de sus vap no se utiliza para muy elevadas. no se una regla se elegir teIl[lperatura de elevada 196 197 31l"+------:-------:-----;----.. Calentamiento de toda la a endurecer. Enfriamiento brusco selectivo de la calentada. inmersión y para los de mayor tamaño que una más baja e inmersión más prlJlOngaaas. ECIMIENTO SUPERFICIAL POR TEMPLE El calentamiento para el temple del nrIJU1.lct;o ,r.rt",-rll ... tT'f'''' debe ser realizarse con el Es evi- tadas estas no puede sino que tiene que y definen los a punto, son de en mismo. Es necesario que la uniformidad del calentamiento enfriamiento, se mantâ¬m~:an CQJ[1st;aIlltes. dado que una modificación de distancia de la o enfriador de modificará la ....n'nn'r...nrnr..... e influirá en la de la capa onri",.o,,..,I1' realización del temple por con la dimensiones de las En la forma los dos me:to general instantán una de "O~T"¡"'''''. (temple rotativo). FIG. 13. FlG.14. Penetración obtenida en d redondos de ~ 45mmY0= 90 mm en fun del de una misma II Acero: c= Cr= 1 Mo= %. Lluvia 50 --- Enfriamiento 40302010 o L..---+.....:::.-+-----lf---.+---4----.seg Pieza a templar Eg (ij S c: 'O '0 12~ Q5 10c: Q) a. Cuando las a tratar son .-_~ _ exceda de alrededor de 100 el calentamiento miento del dardo calefactor o de la Si de re'vOJUCIÃI1. tal como se en la tanto mientras las calienta como cu las medio de chorros o lluvia de a está un rociador selmllClrcuJlar Las de rotación de las son del orden mm/min las velocidades de traslación o avance de a 400 mm/mino La llama y la lluvia del agua, utilizados pr:Ãl.ct,lc2lffilen1:e zarse en la forma y dimensiones a En la 14, se ha rel)re'Se][ltald.o '-4Vl.l""'''''"3 de acero al Crl)IDlO-ffiC)ll!)dlenl[), en función del 1V.1C;lU~'V 0J.F,.U.UJJ.J.'L"V el prlJCE~dlJmllen1to Calentamiento Enfriamiento Parte templada la distancia del dardo a la ,,",n,y,,-t-. de tener en cuenta. el calentamiento totalmente la ",--AjLA ..."'" de bancadas de torno, por ejemplo, la está total- 'HllmOrO'1,n~ en El dardo de la llama desplaza el agua, calien- FlG. 17. CUH~"r~1 instantáneo puntuaL Chorro de temple Metal templado Enfriador Avance FIG. 16. LlCl'''¡UC;lua del templar Quemador 6.c. Calentamiento por corrientes inducidas (Temple por inducción) ....L'e;,U.lUL...... o;;;; el calerlta,m:Lerlto por corrientes inducidas riada frecuencia y de ....~ ........LLVIJ c!o,"" .."~rH'c! de duración, se pueden endur por y medianas tanto en la interna del metal. el basa este método calentamiento corrientes inducidas en un conductor 200 ESPECTRO DE FLUJOS MAGNETICOS Bobina espira única Bobina a espiras múltiples "' ....... 'V.... IV"".U"" es El tratamiento por inducción se utiliza con un buen rendÃ- practicidad y automatismo para calentamiento de conductores cuando la relación es suficientemente grande: > 50 mismo de 100, siendo D de la a estas condiciones de realización el ca- r afecta solamente a las capas del de inmedia- adquieren elevadas No obstante lo teniendo te la buena térmica de los el calor se UtJi:ltJJlULla por conducción hacia el núcleo. Este del proceso, que ........ 1-' .... " ....... reducir la diferencia de temperatura de periferia al centro de pieza, se salva mediante calentamientos muy rápidos breves, seguidos de en- friamientos de lluvia de que no debe lle- gar a la sino un "' ..... 'Tu!l'"' cantidades de calor que en muy breve son de se proveer o OU-Jl.......JL...."'''.. (:tnll1nJ'~II::>nt·p a W con calentamiento por llama oxiaceti- y 10 por el contacto con una atmósfera caliente. El calentamiento inducción es rápido, ......JliUJI. ..,..Jl.UlV 10.000 en muy U'-'J,F, .............. ,O:>. 1) Calentamiento con 2) Calentamiento por alta frecuencia. Distancia a la periferia sobrecalentamiento causadas por la inversión a cad sentido del campo que ha n{"\I Velocidad calent. °C/seg AC3 C Cr % Mn Mo 0,2 % 600 "------.,.-----:-----,r---....... 710 _ mayor trascendencia COIlstltulye el control continuo la t-L:nnnap·:>t-" que mide directamente la TOl-nn,araTll'r tratam '''''"'',,+-,;.''.,, un medio de trol del proces asegura una const la dureza del acero ~ado.Enla 22 eSl)Wernlatlzaldo una ins ción completa de te por inducción. El control de calid las se za midiendo de ser po la dureza al ciento por to de la producción. En el calentamiento lndluCICIÃlD.. el establecim 800600 Mn Cr Mo 400 Diámetro 25 mm 200 Templado Recocido revenido 140 120 100 80 40 20 (b). Influencia del estado inicial sobre De la frecuencia. del tratamiento por inducción b) Del de cale miento. c) De la densidad de potencia, conforme a las eX1DrE~SH)n(~S válidas para un mismo acero: un \"a.J.J.u.::l.U~:;i:l de control de corriente Regulación Pirómetro óptico la dureza varia entre el centro y la Estos ser obtenido sobre toda la ON,·,orr. de una instalación para temple por inducción con control de eSlpetmr a endurecer es, de acuerdo con la nV'r\'r,n,c,.Ãn RUI1l1en¡;p. ""n... "'L¡;;;. .... n ......u''-'. es muy ..... .,c...u.ln" ..J'''v. es decir tiempos de calentamiento constan- dl~lm:mtlve cuando la frecuencia aumenta. elâ¬,CC110n de estos tres parálme'tnls no es de las diciones fÃsicas en las el tratamiento ser reali- o. "Es evidente que el temple tiene que efectuarse en las mis- s condiciones, para que estas leyes sean verificadas. "El cálculo exacto de la profundidad del endurecimiento, en función estos tres hace intervenir la transmisión de calor entre la pe- feria y el centro de la Es de notar que el aumento de la du- es del centro hacia la de la en razón de la inución de los efectos de temple en el sentido inverso. Esta articularidad permite una ligazón más Ãntima en- é el centro la un factor suplementario de buena sistencia 10.000 por ~~... ~~'''''V. o duración del lentamiento en se~:unlaO¡S. D ro t 1.00060 200 50 16 8 2 0,7 1 55 16 5 100 23 7 más pnJIU.nao o bien D Grafito Cobre a 20 oC Acero a 20 oC Acero a 1.000 Acero fundido PROFUNDIDAD DE PENETRACION CAl"CULADA menor debe ser el pesor vale decir más elevada frecuencia. Por el contrario cuando deben calentarse secciones gruesas o pie hasta el como para conveniente utJ11l2:ar cuencias para un de ion........... "'... ,... io" ....... el núcleo. Mediante calentamiento intermitente con cuencia para que las calorÃas de rht"' .... rf"..on de un resultado similar al anterior. cantidad de calor suministrado uelPellUe ber: es al cuadrado de los "''I"Y''T''\Cl'....a __u'·'aI1~'''o a raÃz cuadrada de la trE~clllenlCU1. meahilidad y a un factor d~ lentamientos de tochos rU::l1~lnlrOl:;! a los 3.000 DUl~aE~n variar entre 3.000 Potencia ....'-.rH'r...... ri'" 5 a 10 KW por pulgada cuadrada de supero 1!;SI)eS()r de capa endurecida (mm) En la tabla 3, debida a Chestnut, se han llevado los valores co pOll0J.ell'tes de en función de la el de é endurecido para el el acero por debajo por encima d punto de varÃa para este su En las 23 24 se han distintos o inductores. TABLA 206 e J~_:l: . 11 B Tres modelos caracterÃsticos de bobinas a eSPir~,múlciplesl±tl llegada de agua de elevaC:lon y descensotorno. FIG~ 24~ -.-"''''' ..... " selectivo de 0,5} 5 Carga en kw 700 800 600 900 1.000 FIG. 25. Influencia de la potencia y del tiempo de calentamiento sobre la temperatura super- ficial un árbol determinado. Arbol: 0 = 70 mm; 30 mm; free.: 2.000 Hz f -."'"..,',, En r."'·...... r'n de calell1CanUe]nto setenta milÃmetros de aUimetl cia de dos ciclos y un acoplamiento de do de una para un acero de 0,50 carbono. A medida potencia se requiere más tiempo de calentamiento p grar la misma En la 26 para el mismo árbol mismas condiciones experimentales, se indica la influencia de la c del tiempo de calentamiento sobre la profundidad de temple. La p didad endurecida para una misma penetración de dureza disminu la aplicada. Los tratamientos cos que pueden realizar selectivo son: temple, cido. En la actualidad se za el calentamiento in para el ac 1.050 oC durante 30 a 4 en un medio cap carbono (cerri ción) y en dicho ti un espesor de capa de al dor de 0,8 mm. En la figura 27 se quematizado un ciclo co to de temple y re do de una barra, est COIlst:ltulda la instalació '--- (S_eg_)--' una bobina para lizar el calentamiento pa una lluvia o ap que enfrà antes calentada; salida una se da uv.JU.LU. que calienta a menor para realizar i"eveni El recocido puede aplicarse, como se ha en la fi cuando se ha realizado por ejemplo, un en frÃo o e liente del metal. Se puede a la salida recocer una lámina, cuando ha en frÃo por dos cilindros. En este caso debe tenerse DflBS(:mt:e la velocidad de avance En el caso del virtud de las condiciones de ""_"'. "' ..... ~ estén endurecidos para ...nc',C'~,,,, roturas por 208 209 200 Potencia en Kw 150 Tiempos de calentamiento (seg) 10 100 Anillo de temple (lluvia de agua) 50 30 E E 10tU u ·ü ~ 8:::l u e llJ u 6tU u 13 e 4 .2 e Cl. FIG.28. esquelualClca de un ciclo de defonnación y correctamente (sobre un acero duro). Fragilidad g-enlen:ll. de rotura en B. 3. FIG. 30 (a) y (b). Tratamient racional de dientes d enl;rana.lieS, plflon.es, etcéter 5 50 KW frecuencias rendimiento alrededor calentamiento Zona blanda (calentada no templada) con tensiones de tracción Zona endurecida 7.1. Generador de 'l,;/""~j[JU b) Los das son: a) 1\ 7. FIG. 29. Localización zona de en se Ay B: Zona concentración del e D: Zona de triaxiales ABeD: ....n ....a ..~',...ta L- -----' rotura. 211 ....." .... .L.L ............. de '>'CA"".L'J'>',", de RECIMIENTO SUPERFICLL\L POR TEMPLE de 3.000 a 10.000 ,...~.'''-LLvL.... varia desde 5 KW va- pe]rlet,ra(~lOlrleSde a 5 mm. ..,.otT1a·o·r!~rlr\Q con circulación de el enfriamiento final en un baño de ""-U.'>'''''L·''''. melUCClOn pre~;eI1lta las ven- Gran rapidez de eJeCUC:;lOlrl. LOiCa!lZ3lClcm simple del calentamierito. Mejora notable en la calidad de los metales tr¿::ltaC1O:S; 01........0..-1.... ".' ... libre de oxidación y mayor resistencia a sión. d) Mejora considerable del lÃmite de y resistencia al de:sg¿::lSVe. e) Ausencia de contacto; posibilidad de realizarlo en atmósfera con- trolada. n Obtención de (10.000 MÃnimo de deformación. h) del que realizar una en un proceso seriado de tratamiento. i) realización del de un ciclo com- k) j) 7.4. Calentamiento en baño electrolÃtico, efecto de cátod El principio de este método de calentamiento, se basa en un fe fÃsico llamado "efecto de cátodo". El proceso consiste en lo siguiente za a tratar que sirve de cátodo se sumerge en el electrolito hasta la didad requerida para endurecer, figura 31; el baño hace de ánodo. electrolÃtico está constituido por una solución acuosa de carbonato d (5 a 10 %) o carbonato de potasio, a través del cual pasa, al cerrars cuita, una corriente continua de 200 a 300 VoUs y de una densida mente 3 a 5 ampere/cm2. Alrededor del cátodo (pieza) se forma un da camisa o capa de burbujas de hidrógeno, con una alta resi eléctrica, lo que conduce a elevar, en forma muy rápida (algunos se considerablemente la temperatura superficial del cátodo (alrede 2.000 OC). Al interrumpir de inmediato la corriente (abrir el circuito) za templa por el enfriamiento que produce el mismo lÃquido del electr Este proceso presenta la gran ventaja de ser simple, rápido y p una automatización completa, lo que facilita su aplicación a proce masa. Como se puede observar en la tabla 4, el contenido de carbono no de en general de 0,60 dado que un supuesto porcentaje como eu de conducirÃa una distribución de dureza como se indica en la figura 3 En el supue~to de un acero de alto carbono se produce una brusca de la dureza, como consecuencia de que no existe en el diagr Fe-e, figura 33, un rango intermedio de temperatura en la zona det sición como para permitir un espesor parcialmente endurecido, que ducirÃa un respaldo considerable y vÃnculo de unión a la capa endure superficiahnente. Uno de los recursos utilizados para lograr una mayor penetrac consiste en precalentar la antes del temple. Este calentamie puede realizarse con el mismo soplete de temple. Ahora bien, dado qu soplete imprescindiblemente trabaja con ducha, se efectúa el avance O rotación de la pieza en sentido inverso, vale decir adelante va la duch a continuación el soplete. Si luego se practica el temple, se invierte el avance o el sentido de tación, actuando el soplete por adelante. El precalentamiento se suele efectuar a una temperatura en 250/300 de esta manera se logra una mayor penetración del cal que al practicar el calentamiento para el temple actúa aún ro' El medio refrigerante para aceros al carbono y de baja aleación es mientras que en los aceros aleados se puede utilizar emulsiones tlU~lLle¡:j. en virtud de que al producirse la transformación de las redes bicas de caras centradas en cúbicas de cuerpos centrados, el áto de carbono encuentra a raÃz de la presencia de los átomos de los eleme tos aleantes una aún mayor para abandonar el centro del c bo, dado que tanto el átomo de hierro como también los otros compone hacen el camino hacia las caras de las redes muy difÃcil retardado. %C Electrolito Te 0,90 Pieza a tratar (cátodo) 213 Cátodo T, 0,40 alt:aC:IÃll, el hecho de encerrar el sinlplifi CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO SIDERURGICO COMPOSICION QUIMICA DE ACEROS, FUNDICIONES DE ACERO Y HIERROS FUNDIDOS MAB USADAS PARA TEMPLE SUPERFICIA TEMPERATURA DE TEMPLE. DUREZAS OBTENIDAS TABLA 4 0,3/0,8 880/820 0,3/0,5 840/820 0,33/0,34 830/810 0,38/0,44 820/800 0,3010,55 8501820 0,35/0,47 870/830 0,30/0,55 0,3/0,8 V 8801860 0,151020 0,3510,55 0,811,1 0,1510,25 860/820 0,35/0,40 0,511,1 0,6514,0 8501900 0,35/0,55 8501820 0,2010,40 14 1.0301980 V=0,1510,30 0,3010,50 0,411,4 0,HY3,5 0,2510,70 860/820 0,35/0,40 0,311,5 0,510,80 880/820 cC.mm: 0,40 0,811,2 0,2/0,6 880/820 ct: 2) Corazón blanco 0,&'0,8 0,110,9 880/820 Fundición 0,2/0,4 0,&'1,5 O,lWO,30 860/820 aleada no aleada 1,513,5 0,510,9 8601820 Fundición esferoidal 0,510,6 0,6511,9 860 No nh.C">1"r, .... t-'T> lo dicho, es en todos los casos, car el un valor determinado de carbono 'vUJl.....' .. U ......... ' tal como se en la tabla 3. Las de acero fundido deben ser sanas, decir exentas de arena etcétera. selectivo. Método inducción eléctrica. Tornillo tomo. ANTONIO E. STURLA . TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE LOS ACE 9. Calentamiento superficial mediante rayo laser FIG. 35. Temple selecti Método de inducción eléctrica. Redondo o barra de acero. Zona 1: Templada (martensita). Zona 2: Zona de transición parcialmen endurecida. Zona 3: Estructura original no afectada el tratamiento. Fra. 36. Temple selectivo. (Zonas de figura 35). Método de inducción eléctrica 1) Zona templada. Martensi 2) Zona de transición. 3) Zona no afectada por el tratamiento 3 El tratamiento de temple superficial con rayo laser, constituye nueva alternativa de este medio de endurecimiento superficial selectiv Las caracterÃsticas más peculiares de este tipo de calentamiento, pueden resumir con las siguientes expresiones: a) Distorsión muy poco sensible del acero tratado, en elevada concentración instantánea de aporte de calor. FIG.38. selectivo. lUI::IAA.LU de Ãnducción eléctrica (Zona 2). troostita y ferrita. e) x 550 J( 550 nec~esldald del en- x 550 han gr~ln(~aalO los resultados obtenidos con los tr41 uepof,lcllon por de Fosfatación mediante fosfato de u,u..¡;.,....v ...., ..v. Je¡:IOSlClon por de un barniz comercial a basee) En la FIG. 39. Zona no afectada ferrita la lo del carbono en la tructura de comien del tratamiento, condición primordi para el temple que la aus nita sea hamogéne Sólo mediante una temperatura de austenización elevada co acelerada difusión, conduce a una estructura co aSl,mlSITW en de austenización a ternples homc)géneos, a una estructura de grano grueso sin En la 40 a) y b) están escluemaXlzaCl~is IJ'JOHJ,LJLlUU'"'"-'-'O miento con rayo laser. dar bies. Uno de los de rayos laser más comentas para el térmico en es el a Con el fin de aumentar el de de la superfic metálica a la radiación infrarroja, se utiliza como revestimiento ant' flexido los o .. " ........ n ..... ·rno ~1~~nH:~nL08: a) 218 'Aoo'--_- (b) 219 Espejo oscilante Temple 'Q.,.I"\.(\n('\" C% = 0,40; MamganE~SO: Fósforo: P% = Cromo: Cr% Molibdeno: Mo% c;U1VIUU'V mediante un FIG.41. Andamiento coeficiente d absorción función de la velocidad del tratamiento distintos revestimie reflexivos y sin revesti 0,7 V (m/min)0,60.5 Barniz acrÃlico ;) Grafito ⢠Fosfato O Sin revestimiento 0,40,30,2 a) Potencia del comprendida entre 0,2 y KW. b) Veloddad de avance: 0,7 m/min. c) El revestimiento utilizado: barniz acrÃhco. d) de la probeta en forma de disco: Diámetro = 70 mm Espesor = 15 mm 100 e K% 'o 'ü 80(; In .o Cll Q) -O 60Q) e 221 con revesti- ⢠⢠0,6 1,0 0,8 Potencia dellaser: Kw de incidencia: O" Vel,ocicjad de trabajo: 0,5 m/min (mm ⢠0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 (mm) distancia a la superficie SUPERFICIAL 11 Barniz acrÃlico ⢠Fosfato Grafito 1,6 1,4 ⢠42. Perfil de microdurezas de una ....,..,... '"'"1-,, ,, Velocidad de calent;~miento minutos Tiempo de calentamiento == 0,50 % AC3 ..e .000 .100 .300 .200 1 minutos Norm;lizado ~ seg 1.000 2,52,01,51.0 FIG.45. con laser. por inducción Distancia desde la superficie, en mm 0,5 selectivo del acero de acuerdo con su estructura de 11--11 (J---.-!:J O'---- -.L- '-- -+- -'-- ...... ° ~h,,,al"'U-::l cómo los crÃticos Ac¡ son ,",,"""P1.U""LlU'JO más elevadas. necesarias para la austâ¬mlZalClón nom.OQ'I~- encuentra considerablemente a más altas temperaturas, partien- estado normalizado, que del templado y revenido. La tendencia de es también válida como factor a tener en aun muy cortos. figura 45 se han trazado dos curvas penetración-dureza, co- ondientes al temple selectivo un calentamiento por inducción y por laser. '1 comportamiento de la distribución de dureza es dado que lentamiento instantáneo con laser es más razón por la cual, urva tiene un gradiente más abrupto que el realizado por inducción Vale decir que existe un menor o menos pronunciado decreci- de la dureza hacia el núcleo, que en casos no favorece la adherencia de la capa endurecida. causas entre1... .lI'-'CtUU por llU u Ui:'l'::¡,;:'\ , como cilindros de laminación en ,,~_,,"""n induetivo el condiciones de de las 111'-"..-''''' hl Un espeso?" tIe 1,5 a 3 mm es ) Grano fino 1a estuctura martensÃtica. d) Menor tenor de austenita residual. de calentamiento elevada cÃa muy 2 50 obtención de grano muy fino. Desde el punto rle vista práctico el por alta frecuencia entre otras las La dureza de común en horno. Este efecto a menudo menCIOnan Doble enfriamiento intenso otro medio externo por la acción del ratura ambiente. Existencia tensiones de 1 tiene per- el medio de enfria- con agua, por un chorro POR TEMPLE Temple atenuado: Este procedimiento consiste en miento muy como la de aire u otro JlJlYU"'U'V el espesor endurecido estar entre 10 15 mm y en determinados casos aún mayor. En voluminosas o de formas COlnp'llcaaas. ble directamente el ternnlle cnln,clY"1"'l{'l entre de algunas de Uâ¬:splaz;ar la pieza mediante un ra suficientemente con el ,.... ",n,., escala. para cada tipo y UlI]fleIJlS ",,,",o,,,,,,,-.1"n o bobina y otros tipos de que a cuidadosamente la adopción del SIS¡;ero: 1) Este tipo de tratamiento es seguro, conveniente para result CQ]flst;anxe:3, vale decir confiable, sobre todo p prIDQ1l1C(~1O][le:3, como por en cuando la J.!lHeJ."'" '-'lH..J.'CA.. o bien como conse- cementadas teInolaclas cOIlvEml~en1:enleIlte. tienen una CapÃtulo VII ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR ACCION MECANICA ecanismo De acuerdo con s de machine, 3a realizado J.u.,;;""'.·...... """JlU'",..... ""-'. ica del que está de modificaciones in- secas concernientes a la microestructura y a las modificaciones del nJunto relatIvo a las reparticIOnes de las tensIOnes. Los cambios son de dos tipos: a) Puramente los cristales son y rotos o que- brados. b) cuando hay evolución de las fases Dn~sentE~s un estado más estable. Es asà que puede haber precipitación de un a partir de una solución sólida o tnmE¡IOlrmaCJLOn y ~ a, bajo la forma de martensita en el caso de los aceros. El endurecimento se aa~lPtacl,On en el "".... "'''1..-. cuencia de una "' 'n... nrl.nrH'p"'IIT'1 de austenita residual que en por efecto de las Prl~Sll)nE~S en ciertos puntos de la se prod de la austenita con endurecimiento a, Clasificación de los procedimientos de puesta en mpresión de los aceros En la tabla 1 se han incluido procesos de fmdnredrnifmt.o "'..."''''...'''".''' ..... rmación plástica superficial, cementación, nitruración, carbonitrura- , todos se por un afmado de la estructura y la de tensiones de compresión SU]pel:'11(:IaJles. Como expresión (regla), se puede que todo rn",r\f>t:lClrt e endurecimiento superficial desarrolla un estado de tensiones resión Ãavorable a condiciones en servicio (Pomey). Los regÃmenes óptimos de la deformación plástica endurecedora aún se han elaborado con suficiencia; éstos se establecen experimental- en caso separado. "Las superficies las piezas que trabajan a alta cargas es ne- sario mecanizadas con el máximo de pureza económ.icamente ac(;mt,ame. odas los tipos de operaciones de acabado (pulido, esmerilado, superacaba- do, etc.) aplanando las microirregularidades que quedan en la superficie de~mllés del anterior tratamiento mecánico más contribuyen a elevar resistencia a la para las fabricadas de ma- '[prl!:\l~lC resistentes y Da buenos el pulido influye considerablemente en la estructura la capa o'n"\O'rni'li!:\ acción de la y calor se durante ocurre el cierre cristalitas por la mecánico anterior. La b~"""Ã"'-A''''U.~A'> se u.pJU"''''' n pelrdll~oIJadlo sobre la vida deformación en frÃo TV..{~i"1',t'O fra- mediante la nr()VE:CCJlOn sobre la cara aU:eL,a.a::l, cc)mlpr'eSlOIles ~r":,,rfn,", del lÃmite de se utilizan esferitas En el su- puesto de endurecer C'nln'~1..-h~.~ cialmente de poco espesor, se recurre al uso de esferas no metálicas. Cada esfera T"'-"t·~rnH'ü la solorE:eIllU"lLreCunHmt;o excesivo dad y fisuración en la capa supern'Cl2lL El "shoot es efectivo para reducir la acción o concentración de tensiones en muescas, ranuras, acuerdos de radios o en defectos os, superficies etcétera. Las bolillas, esferas o que se utilizan en este proceso gene- lmente son de acero o fun- pero también pw:men r de metales no ferrosos o ateriales no metálicos (vi- rio por el tamaño de las se identifican por un número estandariza- do por la norma SAE J 444. Cuando no se desea con- cctruDular el material con par- o polvillo de fundición o residuos de car- bón, como es el caso de tra- de acero inoxida- del número de un acero aleado carburado y te TRATAMIENTOS TF~RMICOSDE LOS OO"terlIaas, mostrando la .~+lnr>,.... r>l superponerse con COInDre~nÃl1..mientras que la cara op1ue¡,ta dado que las ~U~""U"A"""'''', LUCJ.U.C;O redondeadas y las 0111r.Dl'·hf'~lDC! Dr(~Sll)nE~Selevadas. v¡::;..UAl.v .... más conveniente de enaure~31nllen u.V'O"'¡;;,~l.I.U de acuerdo con las propiedades material a su y resistencia mecánica. En el caso de dosificación e se obtiene, con facilidad, el sobreendurecimiento por deforma en frÃo que produce fragilidad y fisuración en la capa superficial. Los aproximados para los aceros son: 1) Velocidad del flujo de 50-60 Intensidad del flujo 50-60 """"" 49 69 95 78 rodillado 46 TABLA 2 Inoxidable 18-8 Hierro Armco 18,8 19 1 23-24-26 medio: 1,0 Acero con 0,50 %C 26 33 27 Acero: e Mn % 105 49 Mo % cementado y 95 ,42 El tratamiento por rodadura de rodillos fuertes nr""",_ nes obtener por deformación endurecimiento de la cara la calidad de Endurecimiento superficial o de rodillos a 28 20 36-37 30 29 15 15,8 Las acero se sOD1ete este procediD1ie de deforD1ación perficial dando gar a tensiones m de sen do COIllVeJlieJlte. Thum y Ochs h realizado cias sobre la mejo lÃmite de fati por este método, aceros cuyas carac rÃsticas son: 0l ::;; Oz ::;; o ::;; 28 la tabla 3 se h llevado los result dos obtenidos sob probetas en distint l,.,V,HUJ.l,.,J.'VJ.~'C;". ensay shot- shot- 26 10 18 29-30 16 107 108 Ciclos dulce dulce dulce dulce TABLA 3 Con corrosión Aire Aire Aire 106105 601...- ...I.- --1.. .l...- ...l 104 Lisa A. Thum Con nc>,r-t(yr- Ciclos 107 ensayos de flexión rotati- tr~ltalaclS térmicamente nena, 106 ~ ---- --- l..-- [" 1 '" \ ~ \ ~ ~ ~ ~ ~r----- ----- 105 10 20 40 30 La tabla 4 muestra los valores ,....",..."',.. "C" de de acero aleados "''''," sometidas a shot peEmlllg. Perdigonado de barra de torsión con rotación sobre un eje horÃzontl y desplazamiento longitudinal CaracterÃsticas (Jt TABLA 4 Diámetro de la n.-.',hL>Y UH-rn'rl\C! se hace un troquelado al contorno de las ranuras, en torno de chaveta introducida en el chavetero. Junto con la disminución de la ("(ll'¡f"¡::'nTr-;:¡,f"lflln de esta medida aumenta la resistencia de la su- de la chaveta en la ranura. Los elementos obtenidos por extrusián (roscado por la.l.llu.lU..... .lV.l.l, rrlOleu:~aalOde dientes estrÃas) se por su elevada resistencia a la En este caso, las del metal no se carian co- mo ocurre en el tratamiento mecánico de brutas sino que se la de los elementos La rosca suele laminar en los dientes y pio laminan en se calibran frÃo. CapÃtulo VIII ENVEJECIMIENTO DE LOS ACEROS. FRAGILIDAD AZUL. FRAGILIDAD CÃUSTICA 'a.....vuf'n· b) Tensional. Tipos de envejecimiento Existen de en'\Te}8Clmllent;o El o maduración de los aceros de es un fenómeno en virtud del cual un acero que ha sufrido un trabajo de defor- ación en frÃo o un tratamiento se pone en evidencia en forma sucesiva y con la del metal a "' .......,... t."'~ .. i:UU,Ult::U"';;:, por variación de de las caracterÃsticas mecánicas, variación que se lentamente en el tiempo, para al final estabili- zarse, luego de un muy Y'"\...,'dr.."rr ... rln 2.1. Envejecimiento térmico térmico, llamado también precipitación, se basa en la de la solubilidad del carbono y en el hierro alfa. El acero ha sido a un térmico. En la 1 debida a un realizado y Bain se nota el efecto la velocidad de un acero con 0,06 de de enfriado bruscamente desde 720 oC. en ordenadas la dureza en" Rockwell B y en abscisas el observa que a el es poco notable, mientras que se con Asà por con una de 20 el uU:;'AJJ,""V valor horas disminu- ye, mientras que a 60 oC obtiene su máxima dureza en apenas diez ho- ras, descendiendo 88 84 en ID ~ 80 .::s:. o o OC ro N (1) :s O FIG. 1. I!;nvelenmlento C. construido con los "A'C1"UIJ'''''' en escala !OO"flritrnlC'l'l (A.S.M.). ;:,VJ....... u ..L.!...A.UU llrnnt2lda al estado sólido en ferrita. ambiente es mucho menor qu ambiente inferior a la mento que está en el acero. El silicio y son solubles en la la pero la solubilidad a ambiente es yor del tenor con el cual tales elementos están preSlBn1CeS El manganeso tiene alta solubilidad el azufre se encuentra co manganeso. citados afectan al proces 400 100 300 200 ·C de alúmina, o O .01 ,02 .03% v ~ / I VV I ~- 0,001 0 Fra. 3. Variación de la solubilidad del O y N en la ferrita en función de la La solubilidad a tempe- ratura ambiente es mucho menor a alta temperatura. Sobre esta se funda el fenómeno de cimiento. Jensen y o 400 200 600 800 oc O .02 .04 .06 .08 10 O 1.000 .20 %C ,15,10 Solu iónsóli u Fe3C Soluc ón sólid _~_"''''r'l\ y el - __,h.,'r", y nitruros. si bien no en el ,,:,-n'unton, tiene acción concomitante con el carbono y nitróge- ~ÃIJJ.J.,"'Ul la acción del oxÃgeno, teniendo en cuenta que su presencia duye la solubilidad del carbono en la ferrita, a tempera- avoreciendo asà la tendencia por precipitación citados compuestos. Las 2 y 3 muestran la variación de la ilidad del carbono, y nitrógeno en la en función de Illperatura. lSnaInlUy'e la proporción de oXlgerw disuelto. b) Como consecuencia de las muy t11l;;,nOT'l;;!:IQ rI·::R ...., ,,-,!t, el tamaño del grano se 2. Variación de la solubi- lidad del carbono en la ferrita en función de la temperatura \DI-/'Ol,ClU y MilIer). El aluminio al desoxidar profundamente al acero reduce su acción y a su vez" permite la formación de nitruros, fijándolos como tal y redu- asà la tendencia al envejecimiento. Eh otras palabras, la desoxida- reduce la tendencia al envejecimiento de los aceros de muy bajo car- porque: adiciones de 0,04 de carbono estabi TABLA 1 se indican las caracterÃsticas de dos a de uso corriente en fabricación de tendencia al envelleClilllellto también el "'-'JLU.'-'· .... ,,~.,u. terciaria. El 0,05 0,042 e 2.2. J!¡liV4~e'Cf"ml;ell~totensional c) Adiciones considerables de titanio a aceros de bajo carbono, pro un muy estable carburo de titanio, tan estable que el acero se· com en forma a un acero al carbono, con menos cante do inclusiones inertes· de de más bien como ferri cementita de un acero común. Griffis colaboradores han a un acero con el acero. En la tabla de valores calmados al u.L~L..unl].G· r,·t-nT".n pas, etcétera. Si calienta el acero apenas por so de enfriamiento de de ~OlUaUU]ra8 y se lo con lo cual es la cementita acero se lo mantiene a telnper;attlra an:U)Ilenl~e cimiento solución sólida se desc(}mpone de cementita terciaria y nitruros o Este es en aceros de muy en de mayor no se por la mayor nucleación de la cementi 243 e b a 04 oc emp. ambiente .r-t 15 % ~~v ~~~~~" ~....... ""~ ......... VV / / v .,., ,., ~ E vej ecic~a.. llIt .. ., 111 111 .. ... '" I~ ~ ., , lit '1Il ~r.; "'1'11 ~ 11 .. - r:- .. .... 1& ... 011 !-'"r/~ V V V ~ [)?Il l?~ r-... r..... r"~ V VV V 1./ """'" ¡,...;y ~ io'" E~ve ~ci( oah ' ... - il& '" 'O ; ~ ri ~ =¡i4 o I..é rii .., - .. ... ... '" 1:"- - ~ r I~~v ~~ I""-::lll~~ ..,.~ ""'" """"~ !)4" V ~ ~ 1-'" -,- i'"""'" Ehve eci< oa~ ,. -" : e á) 'lo i-_ I=; - ¡., i4 ~ " r- ", ..... 20.000 40.000 20.000 o Alargamiento sobre 2" 40.000 o 60.000 20.000 40.000 o 60.000 60.000 :_~,a""';¡~'" en las cercanÃas del roblón 'ezas con embutido profundo. En el fenómeno es por su temperatura de trabajo enVeJeClmlleJlto artificial en breve tiempo. "",..,('\1"111('1" a temperatura entre 15 y 20 a 20 oC y en ____ nTEUJ a 200/300 oC. Por efecto de ambos en'veJeCllml,entos aumen- "~_,'Hrln de rotura y la pero rápidamente la resi- reduce el umbral de la fragilidad en frÃo. modificaciones en principio, se atribuyen a la variación del po- disolucióÃl de la ferrita, tal como se expresara con antelación, dado "'''''''''PTL.>r::-. ser que el trabajo de deformación en frÃo reduce la capaci- tiene la para retener en solución sólida ciertos elementos, oxÃgeno fósforo. El trabajo de deformación 'o, en aceros de carbono, da al enveJleCJlm:lenlto, aeSnJlazan los la solubilidad sólida el n la 4 (b) Y(c) se observa la influencia los de tracción de un acero extra dulce en frÃo metido a temperaturas variables entre 100 y 200 oC con 'ntos '"',"'_'''''40''''''"'-'' reE:¡PE~ctlvamEmte. 4. Modificaciones que se observan en el acero laminado en frÃo y pn"PÃ>(~lClo ~_,~IhC' de distintos tratado con 60.000 I----.--r--.........-.-----..-..... 30.000 '--.......1_-+-_........._1..-.---'"_-1-__ -1'7 37 93 149 204 260 326 temp. de ensayo oC ~j 50.000 q; -g :J oQ:. .~ 40.000 c: I'D 1h .~ ex: 5. Influencia temperatura sayo sobre la stencia de un acero de bajo carbono no '1izado y uno similar abilizado por ión de Al y Ti. nyon y Bums.) En la figura 6 observa la variación de resiliencia en de IZET (tratado con aluminio) con a los obtenidos en hornos lvUI. ...l.j⢠.., Martin y comprimidos en distintas proporciones, en ción de las temperaturas de ensayos. Es notable el buen comporta- a bajas del acero frente a las bajas 1111.1(111\.,1;;;;::) de los otros dos. 6. Efecto de las de en se considera que se con O y N para formar COlnDllestos im:¡ol111bJ.es, mientras que los otros aceros conservan elementos solubles. las aumenta con el contenido de O N. Fragilidad 200 Muchos aceros al carbono no ...,""J teIllOIIlelJlU de fragilidad cáustica caracterÃstico de los recapl.entes s existe una solución de soda bajo nr¡I3Qlinn o por ejemplo los concentradores de soda cáustica. Se manifiesta lue- un periodo más o menos prolongado de funcionamiento forma ... '''''r''.... que se inician en la cara interior de la lámina metálica y conti- enH1tlaIl[1e!u,e hasta aflorar al exterior. La causa de esta rotura se atribuye al hidrógeno atómico que puede etrar en el acero y que a posteriori, pasando al estado molecular, de- olla presiones, que serias fallas o averÃas. Una puede lo Ovl·YrO¡Cl de fragili- CapÃtulo a el REVENIDO El revenido es un tratamiento térmico que consiste en calentar du- cierto tiempo un producto previamente templado, has- temperatura como máxima, al punto crÃtico inferior, para enfriarlo generalmente dentro horno. El revenido puede tener por a) Producir SIO¡rJIjlaClOrles estructurales que el temple ha im- pedido u obstaculizado. b) Modificar las caracterÃsticas oOl~enlaélS por el teUrlPle, sin anularlas. c) Mejorar los efectos del temple, produciendo un dad mÃnimo. d) Disminuir o global, producida por las ten- siones internas por el temple. Al notablemen- te las tensiones en los del ""0"'0.......... " puede aumentar el lÃmite elástico. e) Modificar caracterÃsticas mecánicas de las su acción se traduce en los efectos: Disminuir la resistencia a la rotura por traCClon, el lÃmite elástico y la dureza. Aumentar el ...u ....,.. F. ..........'-..""'"', la estricción y la resiliencia. En función de la y del de acero hace menos pero más tenaz. . Objetos del revenido Eo rotura C ~jil= ~]~ j=~r ( Cl C2 T TRv RC T TRv RC T TRv TRv TRv TRv 8A ep.re~¡eIJll,a!ClUU esquemática del comportamiento de resortes heJLIC(nd:ales, templados, templados y y sometidos a crecientes. En , el resorte ternp.ladlo alargamiento con poca riolrn..·,..,,"''',¡'.n p,errnaJélerLte, cargas Mejorar las caracterÃsticas del producto neizando y afinando su estructura. D la maquinabilidad del acero templado. Conducir al metal a una condición deseada y de estabilidad, acuerdo con los requerimientos del trabajo. h) Eliminar las tensiones internas y producir una estabilizació la estructura de modo de evitar, prácticamente, sucesivas de maciones perjudiciales. i) Reducir la global y la inherente a la estruct de temple, de gran dureza. j) Modificar los constituyentes de temple y originar aumento de reza por transformación de la ausenita residual y en los ace de dureza secundaria. T TRv RC T TRv Re --l-¡·i¡-~Tamañ ~ inidal --r -- Casos tÃpicos que ponen de manifiesto los efectos del revenido constituyen la resistencia al impacto, la resiliencia por flexión o torsi A este respecto el resorte constituye un ejemplo caracterÃstico. En efe en la figura 1 se ha esquematizado el caso de tres resortes de una mis partida, fabricados con el mismo acero, pero con distintos tratamien que permiten interpretar el efecto del revenido. 250 251 esa deformación de las fÃ- a producir ."U-Ju.....·vu,'JV y no se que es un tan- los tres resortes reaccionan lGElnLIIlr,on,r>1':l to que la caso E. se con un resorte en tales COltlCiIC110n1es, que es el valor lÃmite con cargas completamente de las antes citadas, el resorte no va a romper y continuará normalmente, mientras que se lo somete a cargas mayores, ocurrir que el resorte no al- a los efectos que se como consecuencia de ma- y entonces rompe o de el proceso es lnt;erI8s2mte. aunque se analizar el mismo otro punto de ensayos~ ras 2 y donde se tendrÃan~ llevando a un a ten- r!i:>1"·'..·I..·1.'l';,lv.... 'Vu, los fenómenos que considerar. Los factores de revenido son: Estado inicial del acero, temple. 3. Factores de revenido c) de revenido. d) Tiempo de calentamiento o du ción del revenido. e) Velocidad de enfriamiento a con nuación del revenido. FIG. 3. tensiones- defonnaciones. recocido templado revenido templado Se ".nr\".n 253 solamente de carbonode este carburo están de transformación se inicia a una temperatura por con la formación del carburo en los de El mecanismo del revenido I"nTnn'roT'llio varias r;''''-'"1lC.l.,,",_ a saber: nsideraciones generales acuerdo con las referencias efectuadas al tratar el temple, la du- 1acero aumenta considerablemente, mientras que se reduce re- .a al impacto y se generan o desarrollan tensiones in- reducción de la fragilidad (aumento de y la .dad global (proveniente de las tensiones se me- e un tratamiento térmico, llamado revenido, consistente en un nue- lentamiento realizado, como máximo, por debajo del punto crÃtico .or. Su efecto se traduce en un incremento progresivo la tem- ra de calentamiento) de la y disminución de ir, el metal adquiere cada vez más tenacidad. estado fuera de equilibrio producido por el temple, se va ... nl""V~_ do con el tiempo y temperatura de calentamiento, cada vez más al brio fÃsico-quÃmico o estructuraL resultado en general de un enfriamiento rápido, luego del reveni- da lugar a nuevas estructuras o cambios fundamentales, salvo el solubilidad de la cementita en el hierro alfa, puesto que el proceso realiza por debajo de Al y el estado tensional de acuerdo a la tempera- a de revenido desde el cual se lo ""... ,~ ...y-~ ...... Las resistencias pasivas para retorno a nuevos estados, dependen la temperatura y del estado de acero luego del temple. Este estado final depende de: a) Retorno al estado fÃsico-quÃmico correspondiente a la mezcla hie- rro alfa-cementita: existe pues modificación fÃsico-quÃmica. b) Las partÃculas del constituyente, mezcla de ferrita y cementita, tienden a la coalescencia; sólo se produce una modificación es- tructural. c) Simultáneamente con los procesos anteriores, tensiones resi- duales o internas producidas por el temple, van disminuyendo o reduciendo, en virtud de lo cual, tiene lugar una modificación del equilibrio estático, modificación común. La primera de 150 mariensita. Las """"""Y-H"" 5. Mecanismo del revenido. Etapas del revenido Primera etapa de transformación en el revenido. lJE~sc~ollnpos,r. ción de la martensita Segunda etapa de revenid La etapa de ae:scOlm)'Jo~rlClon de la marten 1 '-'V'AA"''''''''''' en la pos rior del carburo la martensita, con lo cual se tá aún más carbono. . FIG. 4. Representación esquemáti mostrando cómo se distorsiona la tOTTn51¡f>lf1,n de núcleos " carbo- será el conte- 6. A tem- Ueltlllllua de carbono de la velocidad de dltuSJlÃn entonces mantenimioento práctica- estas ternpl~raltUJras de .......,,' ....nu'" mayor. a cristales de carburo crecen con la provisión de átomos de carbo- ade la de la solución donde la concentra- ecarbono es más alta. Con el correr del tiempo, este condu- un lÃmite de carbono casi uniforme en los cristales martensita. al de la la con % bono. La red tetragonal se en ", .... ,,,..,,,,u.. En su estructura cristalográfica y composición, las partÃculas de carbu- ormadas a bajas temperaturas de revenido, difieren de la cementita. ha sobre la base de numerosas que el OD:aOJ,enlelue entre Fez 4C) es- """'u...a"....., SllmlleIJldo temperatura revenido. '-'P'HAV'AA en el en lugar de cementita en los lÃmites o bordes entre la so- 'V .....JU.â¢-'AA, la coherencia de las es me- COlrlSE;ClJLeIJltemElnte, la energÃa de es mucho más que lÃmites, entre la martensita la cementita. aquà que las más pequeñas de .~_,..,,__ , son suficien- para la formación de un núcleo crÃtico de este carburo. La redistribución por difusión de los elementos de aleación en los ros aleados, no tiene en las temperaturas de revenido bajas. secuentemente las de carburos precipitados, tienen la mis- forma de los elementos contenidos en la martensita. La estructura formada como resultado del revenido a temperaturas debajo de 350 es llamada martensita revenida. Difiere de la mar- sita en que tiene más baja concentración de carbono y además ueñas de cristales dispersos de carburos que co- 1erlen1~eIJ(le]lte lindan con la red de martensita. Observada al la estructura es más fina el C.li:lI-.1 1510 a 250 300 350 400 oC Temperatura de revenido 5 1,0 0,75 0,50 0,25 200 O 1,0 150 o Q) 12 ~ 0,5 e e Q) O 'E.e 8rJ 10050o 700 800 900 1.000 1;100 1.200 1,04 In "-ü e:g 1,02 In(j) OC o G.l -0"0 .- o e e Ãl) O c⬠O In Oü 7. Contenido de carbono de la m Martensita cúbica ~ (a') Densidad gr/cm3 - 2;94 ......... Martensita tetragonal 20 150225 \ Templado e Fe Fe 7.730 7.740 7.750 7.760 7.770 7.780 7.790 7.800 7.810 7.820 L:-.J_-I-__..I.---I.--I._...L--..L--&_¿;;;;; 7.830 460 525 600 oC pÃlataci(Jnes y corltra(:;cÃones en % Fe Cubo elemental de austenita C Fe _-~r-- ..... que la cantidad de carbono que permanece en la solución m2lrtE~nE:lta,), se al valor de equilibrio. Pero la red de sólida continúa se dis- par la elevada densidad de los defectos en la estructura. des- posición de la martensita, en el está acompañada por una cción de volumen. En la figura 9 se puede observar cómo varÃan las dilataciones y con- eiones de tres aceros al carbono templados, en función de la tempera- de "piC"orOY,\,r1n Los elementos de aleación tienen un efecto despreciable sobre la des- posición de la martensita, solamente a temperaturas debajo de 150 oC. más temperatura.q, la adición de cromo, molibdeno, tungsteno, adio, titanio y silicio, retardan fuertemente el de descomposi- n de la martensita y la formación y crecimiento las partÃculas de car- Esto es de gran sÃgnificancia En aceros al carbono y de ba- el estado de teniendo es Lc;t,I;;U..lua FlG. 9. Dilataciones y contracciones que .eXlperlID1ent:an tres aceros cm'bOno, en función de ternpl~ratUl~a de revenido. de la austenita En el revenido de aceros de alto carbono y muchos de media conteniendo una cantidad considerable de austenita la tra formación ocurre en el rango comprendido entre 200 y 300 oC. Como sultado de la transformación de la austenita retenida, se forman mismas martensita empobrecida de carbono y partÃcu de carburos. como resulta al revenir martensita templada a la mis temperatura. Pero el estado estructural de estos productos de deseo posición difieren de aquellos obtenidos en la transformación de la m tensita. La de los elementos de aleación, no sólo aumentan la dad de austenita retenida en el acero templado, dado que las tempe turas correspondientes a Mg son más bajas, sino que también elevan intervalo de temperatura de su descomposición en el revenido. En al nos aceros de alta aleación, como por ejemplo los contenien 25 a 35 o más de austenita residual; esta ültima u.v.JU,,''''' 700 """"'r'\".~h".e> de reveQido Perlita 1 globular: 500 600 Somita de revenido Cernentita I 1 400 1 1 1 Troostlta 1 : de : : revenido: I I , ,-----_.......---...' I ¡ I I 0,1 % : O Rangos de temperatura Ferrita I I I n .... :-- III -- ,------ IV ----_ Soludón sólid~a o Acero templado La coalescencia de los durante el proceso de es de- bida a la transferencia de átomos de a través de la solución sóli- da alfa la disolución de los más y crecimiento de rrr,~ ..... r1no partÃculas de cementita, con lo cual la solución sólida resulta de carbono. La estructura a altas f-n'...... Y"'.a?''''t-',?'~)Q reL'enta(). de conformación oC'"f'01",rl1r1 del senta en forma laminar. En la 10' se muestran en tres rnl"1"("'crT'~1"il 260 LOS a b FIG. 10' Estructuras de un acero al carbono, de alto carbono telnplaC[O en revenido a temperaturas: 450/600 oc (estructura ",,",..-t,,1"'lt"''''' ..... l1""'...... r' ... a 600 e ....,1'0"""''''- "-"'J'UUH.U o esferoidita) 10'. Continuación. c) a 600 oC e inferior a (perlita globular o esferoidita). 261 x 550 e k'n"an,rln a 300 oC. Revenido entre 450 y 600 "C (sorbita). Revenido sobre 600 oC pero debajo del punto crÃtico Al (perlitaglobular o esferoidita). En contraste a la troostita y sorbita obtenida como resultado de des- mposición de la austenita sobreenfriada, partÃculas de carburos en s estructuras de revenido, troostita o sorbita, son una forma más bien que laminar. La formación de estructuras granulares aumenta mucho las propiedades del acero. Con estructura granular son más ele- vadas, para la misma dureza, la tensión de rotura ductilidad del acero, asà como la tensión de fluencia, estricción y Como resultado de la el tamaño de las .... n â¢..r.".nlr... C' """""U""'I.AA. de alrededor de 10 x mm, mientras revenido a 400/450 oC su tamaño es de 3 x 10-5 mm A temperaturas próximas al punto crÃtico una más basta estruc- tura feITÃta-cementita se produce (el diámetro de partÃculas de carbu- ros es de alrededor de 30 x 10-5 mm. A esta estructura se la per- lita granular o esferoidita elementos de aleación molibdeno, tungsteno, cromo retardan la coalescencia. En consecuencia después del ros con estos conservan la más alta rhC!T\ e 0.3 TABLA 1 de aleación pueden también difundir a altas tem turas. Esto conduce entre la ferrita y ,-,,",,,uvU.(,J:Ld elementos forman carburos (molibdeno, tUJIl!!t,teno. difunden la ferrita a la cementita; los elementos que no desde la cementita a la ferrita. El enriquecimento de la cementÃta con elementos de aH;~aClon el lÃmite de saturación avanza a sus transformaciones en r>",,·~h,,_,,~ ciales (M2;) M7 MzC o MC), que se forman en los mismos lug donde las partÃculas cementita estaban previamente. Sin embar posible directa de partÃculas de carburos especiales, so saliendo el endurecedor de la precipitación (dureza secundaria) La cementita formada en el último estado absorbe progresivam de los elementos de aleación; este hecho es bien visibl la 11, donde se el contenido de cromo, que va a tener 1 mentita, en función de temperatura de revenido, es cuanto elevada la mayor es la afinidad que el carbur hierro existente formar un carburo doble. Al revenir a 700 ma será la compuestos que cuando realiza a 600 Esto ir formando el concepto de que al considerar los resulta VIJI"C;lJ.J.U\J0 por hay que tener de acero se trata. En la tabla 1, debida a Kuo, se identifican sucesivamente los car ros de acuerdo crm los distintos aceros dealeacÃón. En la tabla 2 se inc yen las caracterÃsticas volumétricas de las distintas fases del acero. A modo de sÃntesis se puede decir que los aceros se cian en el revenido de los al carbono, por sus distintas reacciones que nen a elevadas temperaturas. Las citadas transformaciones que son como ha dicho en su opo dad, lentas tienen gran implicancia en algunos aceros, tal como los para trabajo en caliente, dado que puede producirse vinculado a la precipitación de elementos duros o ablandamiento, como consecuencia de la redisolución de los elementos. Troostita 263 e 0,9% Cf= 1,0 100 Duración del revenido (en horas) revenido c) Martensita y trr)Ostlt:a: ~ '+:i e Q) E Q) u !!! Q) 1J O e Q) O e ~ rel:::oC:IQl), se caracteriza por la no obstante posee una du- el tiene un ablanda- ''':lY'Q(>'tOY'1'7'-'l por la coalescencia de elementos ul- En el estado final al rO't:rcn"\·u· se desarrolla el ciclo an- tes es produce la de la ,.."" ........ '"'â¢.,,,.''0" de la solución sólida sobresaturada lugar a un ablandamiento. En la debida a se han es- querrtatlZGlQO las clases sus por revenido. la citada se cuatro estados con distintos COll1st;ltllvâ¬mtes: Martensita; b) Sorbita. acuerdo con el estado inicial del acero, las de revenido van conduciendo a distintos En el caso el único martensita. A medida a) Influencia del estado del acero luego del temple Las diversas circunstancias que median en la realización ........ '"JI r>"., "'" .... y\.JLU ............ el estado inicial del acero templado, al sentan un factor muy pueden estar COll1st:lttndas, punto de vista de la forma: Estado inicial correspondiente a un recocido. Estado inicial templado (martensÃtico). Estado inicial nln.01"'Tarn por troostita modificación es estable. 2 CARACTERISTICAS DE LAS FASES Dr~L Contenido Número rnedio Perúx10 bu:remento de carbono de átomos en de red del volumen % átomos en una 1()-S mm célula unidad Perrita 2,000 0,2861 0,12708 14,5 Austeniia ° 4,000 0,2 4,037 0,4 4,089 0,6 0,35778 0,096 23,0 0,35842 4,291 0,35906 1,4 4,427 0,36034 Martensita O 0,12708 0,2 0,12761 0,4 2,036 0,12812 0,6 2,056 = 0,2852 0,12863 0,077 11,5 c= 0,2932 2,075 a = 0,2849 0,12915 = 0,2955 1,0 a= 0,12965 c= 1,4 a 0,13001 c= Cementiia 0,13023 4 que de revenido va estructura se va transformando en troostita A: austenita M: martensita T:troostÃta sorbÃta cb eX1Jerlm,enlGai1 los en el PrE~vH:unlent;e tE~ml¡>laldo, de acuerdo con su estado +u,.nc."u::> troostita y martensita la que se produce . ar es válido para el caso d. medida que la temperatura es más pronunciado su e ecto, hasta llegar a 600 donde el único será sorbita. Por consiguiente, es muy importante tener cuál el' el del se parte, para determinar va a producir el t"P'LlPTllI10 Estas circunstancias suelen presentarse en la vida práctica y tro- ezar conque el revenido a 400 oC ha dado lugar a muy poca va- 'ación de la dureza. El estado inicial hiperlemplado y auste- nita) de las siguientes formas: 1) sobresaturada y -t cementita + solución menos satura- da. Solución sobresaturada 'Y -t cementita + martensita o bainita. Solución sobresaturada y martensita o bainita; esta transfor- mación Portevin, no se revela durante el revenido, sà luego al final' del tratamiento. Esta formación es análoga en su totalidad a la que se produce con la austenita primaria. 13 se esquematizan las transformaciones que se produ- caJlentaJml!enito progresivo sobre la austenita-mariensita resul- 800~1;Ii. ".. Zona crÃtica tante de un un acero aleado con 5 0,25 % de carbono. En la figura 14 se puede observar cómo varia el porcentaje de ta residual, según el contenido de carbono y la temperatura de ción. b) Velocidad de calentamiento al practicar el revenido La velocidad de iniciación del calentamiento para efectuar el re do, no tiene mucha importancia en la evolución de las reacciones, pe la tiene con respecto a las modificaciones locales, en su escalonami en el tiempo. Si el efecto del temple es uniforme en toda la masa de la pieza tr da y el gradiente de la temperatura entre las distintas es pe ño, evidentemente las reacciones serán simultáneas. Un calentamiento brusco o violento origina reacciones aceleradas simultáneas, sobre todo en las partes más calientes. Este andamie tiene implicancias que se traducen en obtener propiedades semejante heterogéneas. Por otra parte, el revenido puede conducir a uniformar caracterÃsticas obtenidas por un temple heterogéneo. Si se tienen presente las variaciones volumétricas que se origi con el revenido, es factible que se produzcan por el calentamiento rápi deformaciones, distorsiones, fisuras, tensiones internas y a veces I" ras. El efecto del calentamiento rápido es más perjudicial, al comi~ del revenido, cuando el acero es más dado que su alargamiento rotura es despreciable; esta circunstancia es más notable en los ace rápidos, indeformables, etcétera. En su oportunidad se enunciarán algunas premisas y precaucio con el objeto de eliminar el peligro de roturas y distorsiones. Es bue práctica el acero inmediatamente de templado, si es posible tes de que su temperatura de enfriamiento sea mayor que la ambien es suficiente que haya superado los 40/50 oC. De ser factible en caso de temple enérgico, conviene introducir cuando la pieza aún está caliente, en el horno de revenido, baño de ace' caliente o sales fundidas, para luego concluir el revenido a la tempera ra SeleC(:;lQlt1a(la. De ser factible es muy positivo practicar el revenido de aflojamient El revenido más simple, llamado de aflojamiento o distensión, se r liza en agua o aceite a 100-120 con lo cual, sin pérdida de dureza, aumento de la tenacidad y eliminación parcial de la austenita residual a las tensiones internas. Se evitan además, las variaciones dimension nsur:aClones. rajaduras, que se producen a temperatura ambiente por debajo de cero grado centÃgrado, sobre todo en invierno, cuando 1 temperaturas son bajas, dado que el metal se encuentra en condición Estas variaciones tienen lugar en cie tJ.l\;C;.úa,C). como instrumentos de medida, de et que se construyen con aceros finos. N'O de lÃneas de cementita Martensita cúbica Parámetros de la martensÃta 100 200 300 400 500 600 40 r-_A_us_ten_ita % 2,98 2,94 2,90 2,86 1,04 1.02 1,OO~_-J-_..;a",. .....I..._.....I..._...I..._.l.-._"'" HRc Dureza 60 HRc ro 50 N l1J 40:; 30O 2 d) Temperatura y tiempo de revenido 13. Acción de la temperatura de revenido sobre la mezcla austenita-marten- tao Acero 1 C 5 % Ni. Cohen.) La de revenido variaciones en las "g'r duración del uno de los tantos prQ /'r-- i""-...... J V / V 80 60 40 20 O 700 800 900 1000 11 00 1200 1300 Porcentaje de austenita retenida temperatura de austenización. FIG. 14. contrario la de;SC(lm'pmnCllon Carbono en la austenita ro 1:1 'c para tales factores. mm t (tiempos) 24h 135 40 8h 149 30 4h 163 20 .'. H1 I ⢠⢠I ⢠t j t2 10 1h 177 20-----....:----:...--........;........;--........;-----; H 40 60 15 min 190 HRc Los aceros altamente ale~aQOS, requieren un tiempo de revenido mayor que los aceros carbono o dé ibllmEml:e u.."'u,uva. aS reglas fundamentales a tener en desde el vista ico industrial son los El efecto del revenido es función la duración del tratamiento y de la el se re- ducir la ternpl:!ra.trura Para herramientas es preferible realizar un "'0'''0''-'''''1""> n ...n.11n.1r'I,,,,,nrlr. a más temperatura, que un revenido más corto FIG. 15. Variación de dureza con el f"Ul'rnnn· < ti < ejemplo que a continuación se corrobora lo para un ro templado en Se obtiene la misma dureza y resiliencÃa con ientes COlntJlln,aClones: FlG. 17. Influencia del tiempo de la f-o,,,,,..,,,,,..,,+-', ..,., sobre la dureza de un acero. C 1 Mn:::: 0,4 Cr ·C 580 ·C 590 ·C 600 ·C 610 620 20 p...-......¡..--9---I-....¡.,..-+O-........--'- O 70 60 50 40 1---+-+----4--+-....:IroÃ!~ HRc HRc FrG. 18. Variación de la dureza de aceros al para heIT2lmIefltas, con la de revenido. FIG. 19. Relación entre el tiempo y h".""..,,,n..of-"" Temperatura de revenido en oC 140 tlernJ,:IU de revenido de Oe(JUEm FIG. 21. Porcentaje d austenita residual pr(xiUlCÃdla luego del temple de un acero rápido (181411), prese aes:pUl~S del lanlleJnto :3 las tprnn¡"'rAtnlr'A Bainita primaria + Bainita secundaria min Bainita primaria lA:'lJ llH.ClU V a 1.290 oC en un baño de a 600 oC en un baño de sales a 260 oC. a 260 llevado al revenido a 560 enfriado. DE ESTABILlZAClüN DE LA AUSTENITA Estructura Estructura después Dureza Rockwell e después de del temple revenido de a oC, 2 horas y enfriado justo hasta temperatura 80 O 20 65,6 65,1 Martensita 10 50 40 57,8 64,8 Martensita baÃnita 60 40 64,4 Bainita 1350· e) Velocidad de entrla1J'lU~n~~o a continuaci6n del revenido la forma de detener o finalizar el rR'\irenl00 ""'rY'lT',Ur1.A el ciclo del FIG.22. de un tratamiento y con SeIJlSl(llll:mClOn de la austenita residual enA. friamiento del rO'lfOl'\1nln de;SDlreC:laIDle o nulo en nr.11I"Tlr'l1 1) La no nom()genela~la sección de un acero V>.J"_U!-"-'- Acero Acero tArr'nl~u'¡n han sufrido un no 1/2r O 1/2r r HRc Efecto del revenido sobre las propiedades ecánicas la 23 muestra la influencia que ha tenido las "" .....u"' â¢â¢"' ... 'v- del acero sobre la distribución de la dureza efecto del ~~~~~'I~ "~"U....",.u''''''''' a uniformar por efecto revenido. aceros comunes con revenidos l1U~"'''''''''.~V'~, ...."""'J........'u del valor del lÃmite esta ia la utilización de aceros aleados que Y\lYrrn,.rr.." oDtt~nE~r y lÃmites elásticos elevados y convenientes ., Tal como se hecho notar en reiteradas OplJrt,unllo:aOlBS, 1acero han sido modificadas por el '"''''>.AL IJ"'" , efecto que el revenido por ae::iCOlmlJmnCl.on , En la 24 en 'an las u...."''''.l.J.⢠,,'''..,, pr01PlE~02ldE~S >Y'r." ....... ',...,.,," el se va u.u...... '-'· ... ~u.v y más dúctil. 7.1. Efecto del revenido sobre la dureza En la curva Jominy de la figura 16, la lÃnea """"\0"''''''''' corresponde a la istribución de dureza del acero templado y en las su modifi- ción por del revenido. A medida que la aumenta 0,600, 650 oC los valores de dureza se van más y más a horizontal del eje de es decir va paulatina- ente el efecto del temple. Las zonas más alejadas del extremo lJCL.U...,Lc\UlV a un normalizado en aire Fm. 23. Influencia de las dimensiones de la en el resultado del revenido. En la figura 17 se muestra la va- .ación de la dureza de un acero con de carbono y % de cromo ilar al utilizado en la fabricación e rodamientos) templado y revenido distintas y la in- encia de la duración del revenido. En la 25 se observa la variación dureza de un acero de 0,82 % de carbono, milÃmetros de templa- y a 650 en función el tiempo. El descenso de la dure- FIG. 24. Efl de la temperatura de revenido sobre las caracterÃsti mecánicas d un acero al carbono con 0,45% 4 o 60 20 40 H 400 600 Temperatura de revenido o L..:===::=:_.....L L_-I O 200 crt Kgf/mm2 160 r------.....,.----------, 80 4J % estric- ción 1) % alarga- miento 140 a) La martensita formada contiene elementos que la estabiliz por retardan la acción del revenido. b) El metal templado contiene que se deElcmnpl:me so del revenido, dando lugar a una maIiensita o tensita beta (según autores para diferenciarla de la ob da por asà se la y que provoca un endurecimie e) Las de un cornp1ueE;to, en estado de endurecimiento y un mento de la resistencia del materiaL 100 40 200 80 H 400 n'r'OTn,o"'r{,'" minutos con v .. v .... r-'vu revenido a Uh'"U.'''V,''' tlE!mlOE~ratt (""""TU""""O" la variación de la dureza de acer carbono para con un contenido de carbono que varÃa 0,7 y el andamiento de modificación de tiene las mis caracterÃsticas que los antes analizados. Para los aceros aleados la curva de descenso de dureza puede v se¡nS1L O1errleIlte en casos '."-1", "",,v," c:irI~UIJlstamCJLa de una mayor estabilidad la implica que al retardar la tramsformación, la se mamtiene reveni- elevada y duramte más tiempo. El cromo es uno de los elementos responde a las consideraciones efectuadas; en la figura 26 se ob- que para un tiempo de revenido de diez horas, para un acero al ano con 1,0 %, el descenso para una temperatura de 300 oC es más nunciado que el que se produce con la adición de 1,6 % de cromo y cho más notable con 4,0 % de cromo. En virtud de lo dicho, el cromo o de los elementos que tiene la particularidad frente a un acero al ono de producir estabilidad en la dureza la marlensita, es decir reacciona al modificar sus caracterÃsticas. H HRc 100 (a) 70 650 () 65 600 60 550 55 500 50450 400 45 350 40 300 35 250 30 o 5 10 15 20 35 30 10 5 10 lfl I 2 5 25 minutos se¡¡ mln horás ~G. 25. Influencia del tiempo de revenido sobre la dureza de un fleje de acero al carbono, en función del tiempo de revenido. Otro de los elementos que tienen influencia sobre la dureza al reve- . , es el silicio. Si se considera un acero con 0,4 % de carbono y 3,0 % de uel y tenores variables de silicio, por ejemplo 2,0 y 0,4 %, se puede ob- .~ervar en la figura 27 que· tiene un comportamiento similar al cromo da- do que retarda el descenso deJa dureza, y la mantiene durante más pempo. Las mismas consideraciones son válidas para las curvas de la fi- gura 28, donde se pone de manifiesto el efecto retardador para conteni- dos de silicio variables. 1.2. Efectos del revenido .oore otratl caracteri.ticaB mecánicall El alargamiento y la estricción sufren modificaciones, partiendo del acero templado, tal como se indica en la figura 29, en función de la com- FIG. 26. InflUé del tenor en e sobre la dure deSDU(~S del revenido. Duración: 10 cementita. FIG. 27. Influencia de 1 t-"'rnnt~r~tTI1"'" y del tiem sobre la dureza en ace al con contenido "UJ.J.U"-'J. TABLA 4 H H 410 330 380 392 310 251 240 221 215 396 350 300 274 248 231 1.000 oC (1) 166 130 102 88 71 68 380 402 350 310 280 264 230 220 900 oC (1) n numerosas construcciones de malOUln=:lS pn)Venlâ¬ntE~s de forjado o que deben ser n"'/~'UH~t' , es corriente al y 0,6 % con uno o más el ""'1..lJ.I-"'''' t-H"..n ...~>Q 31 correspondientes a aceros semiduros variaciones de las caracterÃsticas mecánicas con pr(:;senC1La de austenita residual al revenir a ba- un aumento de la tensión de rotura y dureza. se observa la comienza a au- 400 oC sus valores máximos entre FIG. 29. Acción del revenido sobre distintos ción. FIG. Influencia de distintos de silicio la dureza revenido. de acero de una misma 0,1 Ni 2 0,1 0,15 Ni C = 0,30 Cr Ni 4 1 Ni = 1,5 2 Mn 1 temp. de revenido agua. } ~,2 0,4 0,2 50 40 55 60 HRc la del l,A,.LJlLpL"'. Relación: re,ren.ld()/aJlar:gaIllu:mt,o. Probetas: ""'A.upJ,aUlU al aire. 1....-_-+.__~-__J'___ _l_--_4__--L 4 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura de revenido 14 temp. de 24 8 10 6 8 14 16 16 18 Ni" "0,1 60 ... -- o 60 120 70 130 200 70 300 80 4>% 80 140 400 90 50 110 H 500 100 at,azKg/mm2 150 .........-----------------..,..- FIG. 32. Ef¡ del reveni sobre las propiedad mecánicas un acero aleado templado. e = 0,50 % Sà = 0,25 Mn =0,50 Ni = 3,80 = 1,60 Mo 0,30 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura de revenido oC 190 170 150 H 600 130 500 110 400 90 300 70 10 6 200 50 8 4 6 8. Fragilidad de revenido El revenido de aceros entre 200/360 y 450/550 da gar a fenómenos que considerablemente la resistencia al im to (resiliencia), que son conocidos como fragilidad de en la ra 33 se han esquematizado los rangos de cada uno. Estos dos estados frágiles, que presentan ciertos aceros, templad re,rerndos, se diferencian fundamentalmente en que el de menor tem tura es de naturaleza irreversible, mientras que el restante es reversib La irreversibilidad estriba en que un segundo a la mi temperatura no elimina el estado frágil, mientras que el segundo que se produce como consecuencia de mantener el acero durante m tiempo a 450/550 oC o enfriado lentamente a continuación del tratami realizado entre dichas temperaturas, es de corregir medi otro pero de enfriamiento o rápido, por eje Temperatura de revenido exentos fuerte muy fuerte fuerte muy fuerte 0,20 a 0,30 % de molibdeno notablemente el efecto similar al efecto del HJ.\.IH"-J'UCHV, tenores W fuerte fuerte P'rI'l.gzltd:ad al revenido caracterÃsticas mecánicas re- "-1.1.'uu t.U;;i:) relJet,Id.()S y en todas las otras pro- ca]rac:te]rÃsi~lC(lS permanecen inalterables, En se puede decir que los aceros al carbono, bien afmados y uros, están exentos de la citada mientras que en tros, la acción de los elementos forma: al carbono de fósforo) aleado con manganeso aleados al cromo-manganeso aleado cromo Acero aleado con aleados al crOlmCI-nlClUpl Aceros al Mo, Ce-Mo, Cr-Ni-Mo Aceros conteniendo tungsteno S.1. Fragilidad de revenido entre 220/360 o o 1,5 7,5 6,0 pKgm 9,0 100 200 300 400 500 600 -~~ I '" H l. "'- ""K / '\ "- p / ./ - HRc o 40 60 50 30 20 10 FIG. 34. Variación de la dureza y resiliencia con la de revenido. Fragilidad de entre 250 y 325 Acero Cr - V con 0,45 C. La reducción del valor la resiliencia dentro del r de temperaturas indicadas más susceptible de produc en aceros con más de 0,3 de carbono y elementos aleación, como los anteri mente citados. El fenómeno parece principio tener su origen precipitación de uno o constituyentes, probable te cementita en forma de quetas en el curso del re do, en dicho rango, pudi ser nitruros de cromo o ganeso. Las plaquetas d mentita constituyen una l' pelÃcula que contornea el revenido a temperatu-del n ..>rT'IT"t.l Dueuen citar: K(lml ~5 20 5 / / 10 ';;/".111'11" .- ;". .' V5 ..... ~ .'. , --- ------ "-~ PIO 100 300 400 500 600 700 temp. de revenido COmlJmnCllOn quÃmica. elE~m~?ll1:os citados con cromo, manganeso, fósforo, desde el punto de vista de la composición del acero, los que más actúan sobre la susceptibilidad. El molibdeno y el la atenúan o Métodos de obtención del acero. Las numerosas variables que intervienen en la elaboración del acero, pueden influir en la Asà por ejemplo los aceros al crisol y horno eléctrico son menos uuuv'd.JL"UJlvO que los aceros Martin. e) de revenido. Los revenidos comprendidos entre 450 y 550 oC con enfriamien- tos son los que más manifiestan el fenómeno, por consi- No ofrece ras inferior de 400 Los aceros por revenido T\111 arl aro regenerarse mediante un nuevo revenido de de enfriamiento en dentro de la zona crÃtica (450/550 d) Velocidad de enfriamiento al final del La velocidad de enfriamiento será de acuerdo con el tipo de acero, temperatura de revenido y dimensiones de las e) Permanencia a de revenido. Mantenimiento durante bastante entre 450 550 oC. En la debida a Vidal, se confirma este mostrando la del tiempo de revenido sobre la de transi- +100+50o Tiempo de permanencia en horas 8 16 14 12 10 20 ro '(3 e 10~ 'ij5 ID a: clOno En la 37 se observa cómo decrece la resiliencia función del pronunciado tiempo de a 650 oC. En todos los casos, es de la median enfriamiento brusco o rápido en agua, aceite o aire o con adición de cie ta cantidad de o las de las pi 286 s= p p Ni 3,6 Cr Mn Estado Estado resiliente 117 120 77 71 17 16 63 57 14 2 ) ~~~~~ unde :~llrlaI]11el[1to rey: 1 hora pone de manifiesto la del acero arom2:acl0I1, D.,,,,~ ..... h.r> en realizar los ensayos: Sobre un deter- número de probetas templadas revenidas a 625 se proce- la n'rM'''~'~'' Una partida se efectúan los ensayos de flexión por choque cOJITe:spondHmt:e obtiene un valor PR- Otra partida del mismo lote, se el enfriamiento del reve- dentro del horno (lento, 20 horas entre 625 y 400 el va- lor obtenido por los ensayos se lo PF' mide por la relación: PR la relación "8" de alrededor de alcanzar basta valores de 20. e]E!ffilPlO referente a la de lo el co- lSPcJnclIe][1te a un acero de alta resistencia de uso corriente: o +50 Temp. de los ensayos 1 Yp -100 En este SU'Duest;o mÃnimo de aun en de enfriamiento de aceros """"""'::;I-.1i,.I.U ..I. la Horno 0,97 1,02 2,0 que 12,8 12,0 lentamente en solución con la com- Análisis TABLA 6 11,6 cita la que sostiene Enfriada en agua Diversos nitruros. Resiliencia Izad p 0,018 0,079 Cementita u otros carburos. Diversos fosfuros. b) Transformación de los carburos en carburos \;'OIJ\J"'·J.GU.. ;::,eigrE~ga.ClClnde diversos elementos en el lÃmite de los granos. Honda confirmó la teorÃa de Bischoff acerca de la Ira.g11lO.3lU r la de los carburos en los bordes de aceros a 900 oC oC para los durante dos tabla 5. 2 °5 por min. Ni = en mre C carburo rico -¡. carburo Mn 0,39 0,37 TABLA 7 Resiliencia Izod Probeta revenida 2 h a 650 "Si la velocidad de es lución del manganeso o del cromo en el hierro, entre 500 y 600 oC se tendrá fragilidad." "NÃquel, fósforo, solubles en el hierro disminuyen. der solvente del hierro por el cromo y manganeso y la velocidad d lo cual la fragilidad aumenta. molibdeno forman con cromo ganeso y por eso del cromo y manganeso resulta re razón por lo cual se o reduce considerablemente la fragilidad. "La acción del fósforo es claramente en eVl,o.enCl.a 5 y a un acero de la Sl~~llenl~e cl::>mpO:SIC:LOU: En las tablas 6 y 7 se dan valores de otras eXlpel,.e][1ClaS, más se la acción aún más acentuada por De los incluidos en las dos UHJAU.LUO HRc 200 300 400 SOO 600 700 20 e 0,35 30 40 50 de la cementita con ele- avanza a sus trans- o que se for- cementita estaban Dr(~CI10ltaclondirecta de t' En las y 40 se estabilizante 80b martensita del cro licio y molibdeno, manifiesta en un re de la transformació efecto crece regular te con el increment tenor de los citado mentas y se tradu un endurecimient cundario. En los aceros dos, constituidos po rios elementos de este efecto es pronunciado. En la figura han trazado las cu de revenido de un a rápido (18-4-1) en ción de distintas te raturas de calentam 481...----+.---'-----"--...t.----'--........- .. O 100 200 300 400 SOO temp. de revenido Acero: 18-4-1 to, que en inicial de "'-'~"~IJ"''-', contiene austenita residual. FIG. 41. Durezas producidas por temple a 1.210, 1.260 y 1.320 oC seguido de los revenidos indica- dos. 10. Doble y triple revenido El doble y triple revenido es conveniente aplicarlo, en particul acero rápido templado, cuando se desea obtener estabilidad dimensi y reducción máxima de tensiones. El esquema de la figura' 42 muestra las transformaciones que tien lugar en un acero rapido templado a 1.260 oC y luego revenido en dos op tunidades. En se tiene a temperatura ambiente una estruct final constituida por martensita tetragonal, austenita y los carburos no han entrado-a formar la solución sólida inicial, indicando con distin tonalidades de las cuadradas, la proporción simbólica de c uno de los principales constituyentes (martensita y austenita). Al efectuar el primer a quinientos cincuenta grados, se produciendo paulatina y progresivamente las transformaciones corr pondientes a las distintas de revenido, donde al comienzo la a tenita se va acondicionando con carburos precipitados para obtener co estado final del a temperatura ambiente martensita venida (cúbica) y martensita proveniendo de la austenita residual, cuy caracterÃsticas son similares a la de temple. SÃmbolos FIG.42. ción mática las transfonna- ciones que ocurren du- el tra- tamiento de un acero rá- pido (doble revenido). (Sauveur). Martensita revenida Austenita acondicio- nada con carburos precipita- dos combinar elevados va- razón por ~~,..... ,.,~-~ ...,-"~ elevada.'). a El que DrIOD1Lle~;tos. en este eSl)ec:Ãfic:;arnel::lte en la dureza. para cada ml;erpr(~taclÃilldel nomograma. ,-in ...""""" de un acero al B p A. de y se t revenido para "B" se toma el contenido 24 O Si = 0,15/0,30 determinar la temperatura temperaturas. a Mn = 0,20/0,40 mantenimien tü ,-,u"u.>.J'~'-"~'-' la relación entre la dureza DOl:"centllal de carbono del 2, se traza una horizontal ,n1ra'l"'oo....1-a en 3, 4 Y5 a las curvas cOl"'reSpl[)n(11ent(~S 500 y 550 del nrc)vprt,:rlln los puntos 3, 4 Y5, sobre el para cada el necesario TIempos a) Sobre el e) de abscisas del que se supone de 0,80 b) Se levanta una vertical hasta la curva de 40 Re: punto 1 e) Desde dicho punto 1 se traza una curva tar en 2, la vertical levantada en el diente a Desde el c= Se para una dureza de 40 Rockwell la tem ratura t"H:::;,l.ULIV de mantenimiento a de revenido de un a ro cuya r>{'HnT\"C"r>,n,n es: 295 tlemtJfO de alrededor de 200 oC 220 230 240 260 280 290 300 320 350 400 TABLA 8 colores de revenido. dos horas 30 minutos. diez minutos. minutos. Amarillo claro Amarillo oscuro Marrón Púrpura Violeta Azul oscuro Azul medio Azul claro Gris azulado Gris Es de hacer notar que no a!e:ntalllllen1;o hasta alcanzar la telnp4ara.tU]~a la tabla 8 se indican sellecClOn.a un tiempo de bien y que dmnaSUllUU prolongado. puede ser a aceros al carbono y aleados con eleInento Y que no más 1 % de cromo, más de 0,5 % de molibdeno. Los aceros con alto contenido de cromo, tungsteno, cobalto y otros ~Je:ment()sde no presentan de o acusan co- dlterEmt.es. asà por ejemplo aceros ricos en cromo y los IDenacla- COlOre!S de revenido de sesenta grados centÃ- por encima de los CapÃtulo X TRATAMIENTO SUBCERO O CON FRÃo " del metal para elUtilizar de mecánicas. b) Mejorar la dureza y rendimiento de los aceros Endurecimiento de ciertas aleaciones. Estabilización estructural de distintos metales. Estabilización dimensional de los hUJLh~~U, etcétera. f) En sÃntesis, la C;lJU.A~U.U.,"~U'AA una serie de l'n .. '"'I... t-n....ic·t-,/~..., men, Por la elección de un tratamiento térmico aUC;\..,l..Li'HllI rnt:>lHlr' Temperatura 100 O 80 20 ~ ~ "¡¡; ee 2(\) t 60 O (/lCll :::J E Cll 5,04,03,0 Elemento de aleación 2,01,0 ° -100 L..-_---'----"'---.,.---.,.---1 300- 200 500 400 (a) 300 Cl3 :s . . rn 200(¡) Cl.. E (\) Ms1- 100 O 100 M + Aret ⢠Mf - 200 curbonc~ (h) Efecto del contenido de f'Jpmf'ntm~de aleación. A: austenita M: martensita Aret: austenita retenida. FIG. 2. ~'A~V'~~Q~"~~ de la puntos Ms y Mf. (a) Efecto del contenido de 300 prE~SenC]la de austenita residual es Ãn- la de austenita residual varÃa además .. n..,......" .. "" ... +-7 ...â¢.... de medio de en- El tiempo transcurrido desde la realización del temple o temple re- debe ser en virtud del la austenita se eSl,aOluz;a ego treinta minutos, una hora y hasta a cuatro según el tipo acero. Por esta razón, es necesario y conveniente, si se lograr la y estabilidad transformación de la aus- V,;:}'.u.U.UJ.. mâ¬~al,a.m~e tratamiento a continuación ......,...JL.. ¡.JJ'..., o y revenido. no tener en cuenta este el mantenimiento tratada a temperatura ambiente (20 implica una cierta ""U~'''''''''JlJ.'¿,a''''JLVllJ. de la austenita que hace más dificil su ulterior TEMPERATURAS DE LA TRANSFORMACION MARTENSITICA y EF DEL TRATAMIENTO SUBCERO EN ALGUNOS ACEROS TEMPLA ENTRE LOOO y LI00 Siendo la austenita mucho menos dura que la reza del acero templado, conteniendo austenita residual, se cuentra por debajo del máximo y reduce la resistencia al te. b) austenita residual conduce neo cambio de en Como la austenita es aIIJlagneuc,a, ticos la inducción "'U "C;~JUpJla.UVO, en las '.JAA"UJIU'::> U SIOlrrrlaC:l(JJ1, una o reducir considerablemente las tensiones internas. de:3g~lst,e, un aumento de dure- lHHAU'-'LVAL del blando Cuando la temperatura de UU,"''''-,AU.,uU.'vAVAA '-''-'JlAVA,",,'"'.''''' de austenita austenita retenida, es U"'JAUpU.UU' horas. C% Mn% Cr 4,00 W% Mo V% Carbono N°2 eC3l1elu:;arnllcnl;O a 870 ........"'.v""- ev a 1.220 en baño de sales a 565 oC y enfriado en aire a 40/65 oC. larIlu:ml:U a -73 oC tres horas. Doble revenido a 565 cada revenido: duración dos Cromo Tungsteno Molibdeno Vanadio Tratamiento N° 1 ..... ,,'"',.............. ,,""' ..."'........, ......,'-1 a 870°C. Austenización a 1.220 oC. en baño de sales a 565 oC y enfriado en aire a 40/65 oC. re'lleIllOIO a 565 siendo la duración revenido Este acero fue sometido a los oJ"¡::;', LLA'GAll '"''"-''' tratamientos térmicos: Tal como se hiciera notar al inicio de considerar el tnltamÃ1en1:o cero, si bien se admite la duración de las herramientas de acero do, su no existe por otra parte u unanlffile acerca del momento de su aplicación, es decir se a inmediatamente del temple, pero la duda o luego de un primer ".o,:roy·nnn VU';:'''UJLLVC:; estos distintos usando diferentes sistemas de ""'''''''0''\''' Tratamiento N° 3 ecalen.tarnlento a 870 oC. Austenizacián a 1.220 oC. .a............. 'toAL ............ "'JI.,&,4 del tratamiento sobre las caracteristicas del acero con tratamiento bajo cero ........... A" ................ los laboratorios de "..... A,U .... J'''- Y""':>''-'''>''''''' de vu........ " .. 'uuo."',.. ,, ..... ,," ~ .....v.u'v....... u ...... de lnl:lUlen(~laa.o:s,en forma .... ","n...."", Stewart M. de una serie de te cmnpOSlCl()n 304 media Aumento de la en baño de sales a 565 oC y enfriado en aire a 40/60 oC. n_~",.,,,...,,·ln a 565 oC durante dos horas. ~njtn(unlelrwa -73 oC durante tres horas. Uo,\,rpnHl0 a 565 oC durante dos horas. ensayo se realizó probando las mediante la reduc- del diámetro en un torno, un acero con una dureza entre 38/42 e, Los resultados obtenidos los indicados en la tabla ratamiento N° 4 1mismo tratamiento que el número 1, con la diferencia nido es seguido por un enfriamiento a -73 oC durante tres El tratamiento térmico fue realizado en una baterÃa de hornos eléc- os en baños de precalentamiento y austenización a eleva- emperatura; el se efectuó en un horno eléctrico con cÃrcula- de aire. El enfriamiento a cero se con un COl:lSl;ltIUQO por una mezcla de y alcohol El tratamiento N° en este caso, ha producido el mejor rendimiento e la herramienta. En 3, se han graficado los valores de dureza tenidos con distintos tratamientos, para el mismo acero rápido M2. el de vista de la la martensita obtenida, cuan- o el acero es enfriado a cero, tiene un mucho más fino que los metidos a doble revenido. Se puede admitir esto sea la consecuencia e las enonnes que se generan en la a -80 oC. Si la del acero sometido al tratamiento cero re- ltó a la de los otros, no se encontró que el de corte de la ,0...,.."' ....... "" ...... 0 enfriada cero, la he- común en las normalmente. 1'>,""""+"+111117'" motivo de critica los resultados por dis- eX1PeJ"1IrleI1ltadolres sean pues debe también JJw~uen ser una consecuencia de errores. En realidad eX]peI'1ellClas, lo la demostración de la FIG. Influen del revenido s tratamiento s del acero rápi OTY'lnOl'""t':1r d 600500400300 ll";xpenenClas realizadas con el clásico acero el tratamiento a C;Cl1"u. ..."cu. han conducido a los SlE:tll1en'tes a 1.290 oC un aceite, Revenido a 560 oC durante dos horas o tratamiento a baja te -78 oC durante dos tabla 4. Temperatura de revenido oC 59'----'-----'------'-----"'----..........---' 200 61 64 60 65 Es evidente un tratamiento la estructura de solución me la transformación más completa que cuando se nr~;¡('Tl(,fl OVL .....U,''-' revenido. las consecuencias que ser la más obtener la mayor dureza tJVl.'" ""L'V , tratamiento cero de gran utilidad en la "''oT\ ot-'r111"f'1 ha.,..... ... YTUfl""'1f-nC" de prE~CU'lOl[1. de tratamientos térmicos ~...c''''n'\''' ciones mismas, 3. Aplicaciones en la construcción de máquinas herramientas precisión o 10 O 9 16 16 79 307 24 19 24 24 12 12 9 ..a ...,AU....""'" QU]!lerlSHmalles del de que pasan a constituir un factor de 27 27 27 Tenor de austenita residual %. se~,rHlO de pIe, tratamiento peratura, revenido, nuevo amiento a temperatura, revenido 64 91 91 112 119 63 61 58 59 -62 oc 165 176 174 180 186 -40 oc H 65,3 67,3 67,4 67,9 27 -·31 -46 -67 LompIOSl.ClO'n del acero TABLA 5. 3.1. Otras alJ'll(~a(,:w'ne's a) Acero rápido Tal como se ha señalado con UlJ.'v'-' :A" .. ·CH... revenidos intercalados con n'nn.',., ..... C' la casi de la produciendo una cualidades de aumento de dureza Composición acero rápido: C =0,80 Cr =4 W =1 V =1 Mo =0,80 Austenizado a 1.200 oC. Austenita residual hasta 50 % Aceros cementados En las de aceros, cementados templados en un aumento de 2 a 7 puntos Rockwell aplicando el tratamientob cero, luego del en sin previo revenido. En pasa de 60 a 64 Rockwell C. Además la ha e 309 Cr 190 200 204 181 183 134 168 (Cohen) con una estabili- 52100. e 0,95/1,10 Revenido 200 4 horas 142 191 -196 oC Enfriado a -196 y revenido 148 192 4 horas 200 enfriado aire Revenido 1 hora 200 143 Revenido -196 1 hora 200 Revenido 260 1 hora 164 Revenido -196 oC + 1 hora 260 oC 167 Variación de en 00-4 en el curso de un mantenimiento a 20 °D durante 1 semana 1 3 1 año Aceros para rodamientos del acero: tipo c) de alta C= Mo= Austenizado oc :30 mm) enfriado aire C OAO Ni :3,50 AustenÃzado 815 oC enfriado en aceite (sección 40 mm) Estabilización dimensional de 30/1,60 % Austenizado a 830/850 enfriado en aceite. Enfriamiento bajo cero durante una hora. Revenido +180 °e durante media hora. Segundo enfriamiento a cero. Segundo a +180 La dureza obtenida oscila entre 66 y 68 Rockwell id de cotas prácticamente absolutas. ~a{,(lml~ento térmico evenÃdo a 120 +3 +5 +7 196 oC y rev. 120 -3 -6 -9 ) ciclos O O O O -196 enfriamiento utilizadosMedios fJ Aceros para estampas Aceros autotemplantes, para la construcción de tiene acción muy favorable al tratamiento subcero, para obtener un roa rendimiento. Aceros con cinco por ciento o más de cromo, tienen pronunciada dencia a presentar austenita residuaL El revenido clásico para su roo cación (495 a 525 ocasiona una reducción de dureza, que pued~ apropiada para casos e inadecuado para los que requieren el rimo valor. Ciertas en la temperatura de austenización y en el ro de enfriamiento, suelen dar lugar a variaciones dimensionales; mien que con un tratamiento subcero a -85 oC se eliminan tales inconven tes. Con este tratamiento la transformación es completa y no proJU:::;O se mencionan: cero inmediato al " de fuertes ,.U:;,i:)c;\.1 U~ término el tem- dado al transfor- aumento volumen y FRIO c) a v'-' ..,..... 'v .. d) Puede efectuarse otro tratamiento cero. e) En el caso de matrices o complicadas librios se efectuar en un revenido a marse austenita a bajo cero, pueden producirse y roturas. En todos los casos, la austenita transformada debe revenirse a 150 oC para obtener toda la estructura constituida por martensi- ta beta o de revenido. IEn'"''''T''''' sea el caso nerse ..........C>C!L,. ..... t·O que los acero y que la prlllQlenC3la accms¡e.Ja ra casos un ciclo exc~eljen1Ge vocar en otros. El empleado como elemento en:gT,lSELU3lS (hecho comente en el caso de provocar un fenómeno de mucho a por razones '"'.." ........ ..,..\J'... es de -180 oC. 1""IoaITr,a del V""-L"'-'-,U.V J."\.4'UJ.UlV y su 312 poder más -195 oC. El lÃquido se manipula fácilmente y fluye como el Las que salpican sobre las manos del operador se eliminan tante por calentamiento. En el supuesto de manipular piezas enf en este es necesario utilizar guantes de amianto, sop tenazas otros dispositivos para evitar las quemadur contacto la a -195 Cuando las piezas metálicas se sumergen en el tacto entra en ebullición, Esta ebullición es y".nC'T'''' que la capa gaseosa que rodea a la impide un enfriam' rápido. Al encontrarse la pieza lo suficientemente frÃa como para el lÃquido la se observa un recrudecimiento considerable de la eh ción, que cesa en el momento en que el producto alcanza la tempera del baño. El anhÃdrido carbónico, llamado corrientemente gas carbónico, la particularidad de ser soluble en alcohol, acetona, etc 10 cual se pueden obtener mezclas a muy ras. 5) Duración del tratamiento El tiempo de del acero en el medio neral está comprendido entre treinta minutos y dos horas. CapÃtulo XI un TRATAMIENTOS DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR CEMENTACiÃN .t;;Ill-t;;H,¡'Ul,/,UI'I-. consisten en calen- t-n............" ..."'t-",,·'" en un medio durante dentro Los tratamientos de endurecimiento .ca se clasifican en: Tratamientos térmicos selectivos. Tratamientos termoquÃmicos. Tratamientos mecánicos. tratamientos térmicos de t;C¿'l:'t..¿,¿,v'v, consisten en calentar rápidamente un ........r'nnroTn c"nO"'~l...r debe ser fino entre 5, 6, 8 Y en la norma A.S.T.M. iOrno;g-elleldaa de la estructura: en el la estructura debe estar por en unos casos sorbita o martensita revenida en aque resistentes.que c) El endurecimiento por distintos Ii'C'U"C' b) a) a) b) están estrechamente en la vida i ,"tOW"C>''1"t en la VV.,UI.J''-'U.LvL'JLL. necesario que el contenido de en particular, se m~mt;en.ga dentro de los estable- c:;idos, en bastante En el es necesario e ausencia to- tal de descarburación, grietas, escamas, óxidos, microfisuras su- J.J.vU:U. FIG. L Variación la ot y 20 Kgm/cm2 ACERO DURO TEMPLADO H 700 =250 kg/mm2 p O J1. ACERO DULCE TEMPLADOH 180 crt 60 kg/mm2(b) /, ~/. A.CERO DULCE CEMENTADO Y TEMPLADO. 700 ot 250 kg/mm2 p O(e) " H 180 ot =60 kg/mm2 p =20 kgm/cm2 1l~~~~~~~EClAl CEMENTADO Y(d} . r H 700 ot =250 P O'. H =280 crt 120 P 10 kgm/cm2 ha rer)reserltado, c;"'~"LH;Hlal;l\"a.UH:;IIl;¡;;, ... lTr~Hn:::llIP realizado en de un acero con ternpJle el valor de la dureza y tensión de rotura ientras que en (b) un acero dulce, también con ""vl .. ..,J'\., total presen- enor dureza y tensión de rotura, alta Quiere decir pudiendo o reunir estas en un solo mate- se resueltas las caracterÃsticas o bIes a un acero cementado y ""vlUIJIU'-"V En la (d) se han sobre secciones de los valores que reunirÃan un acero dulce cementado y templado y aleado con similar tratamiento. De acuerdo con los ""r"H"'.....l1'",..UJ.vJ.J.l;~}C por utilizar un acero al carbono o uno b) c) FIG.3. A modo de se puede que el acero luego del ratamiento termoquÃmico o térmico superficial o selectivo debe reunir s propiedades: Poseer una buena resistencia al y a la en la de trabajo, condiciones estrechamente vinculadas con r1InY"O'1'r:1 del producto "".rió""",:' ..." .. "" llama para disociaci6n. desarrolla en un medio gaseoso, aún con cem Si bien aún no pneClSlcm el mecanismo ULVU"LV, el cual un acero se celrnenta, ..-nTY'ou considera que el proceso lla en sÃntesis en tres et:f.lnaH: Disociación. b) Absorción. Difusión. uso. Los de a) se logran como se ha dicho en THT''''.r,~ dureza acero carburado y templado o por temple selectivo. La capa dura implica satisfacer b) se me te un espesor o capa enriquecida de o carbono y geno y templada. La distribución de las tensiones superficiales que mejorarán o pr cirán un buen lÃmite de fatiga, se con un selecto y bien re do las condiciones de enfriamiento y de tran mación nc 319 Atomo dislocado Vacancia o hueco a..UO.l.a,\-lUIU de áto- \ " _1>- ~ 8 ,e--~ ~ lA ~ \ o I del proceso, los átomos de carbono OUUTIlOen como de inserción en la red del 1nn'''''t-·...ro (que la conductividad UAAA'-'OLJ. se con los del metal, contri- ~S(~UE~m dc dm = -dS dt, de Fick: Sea una barra cilÃndrica M, admitiéndose que átomos de otro dx del s~~~~..'1.rJ.(J.v miembro tiene en cuenta el hecho de que dm está determinada por la naturaleza de la sustancia. de un intersticio a otro o intercambiar nf""""'n~ otro. El mecanismo de la el más fácil de vela la diferencia tan de las de activación que la difusión se en realidad sólo por medio del UL\J'-ULJ.J.J.OLLJlV vacancias. La infuencia de la telTIp1er;attlra L ....~.'J.V.'", se debe a al aumentan las OS(:1l2lCHmE~s en virtud esto crece el número de vacancias que "En sÃntesis en la carburación se producen dos grupos bien ""'-.u..,''" '-J."''''. a) Las que bIece una ant"T"CHT'=l la C'."""v.·~. b) Las que tienen del carbono a las habrá de aportado a la carbono que difunde rior. NOTA: Primera un determinado funde de P a F. el acero absorbe carbono en concentración entre ésta el núc LHA,"""""''' es la fuerza impulsora del paso carbon zonas de más contenido, en tanto que la concentración no uniforme, estando la masa de carbono que atraviesa la definida por la de Fick. donde el Para que esto sea posible, es necesario que en el instante conside do, los átomos del metal MI, no hayan la distribuci uniforme en el M, y por consiguiente, la concentración c del primero v rÃa un máximo co en P de un mÃnimo CI en F. Si c es la concentración en masa del que se difunde en sección AB y c la de una sección A'B' a una distancia dx de la prim ra en dirección a se considerar la cantidad dm de que por difusión AB a la dirección COll1S1.oera( cuya en el dt se expres rá por la ecuación a la quÃmica: F con ret:;OI=cto a S S' 1 I I POR CEMENTACION p eV'ldtmt,enlellte el carbono naciente nrl[}dlLlClldo DE ENDURECIMIENTO o sea, es la cantidad de materia "",n.01>"+'''''0 unitaria en la unidad de ..... ~~-,~ as que de concentración en la dirección o 'negativo. coeficiente de difusión D, de la y expresa, mera de la forma: ) D = Do. coeficiente de difusión (valor la ta1rn ....'",..'''t,,~·''' factor de frecuencia (cm2/s): que delDerlde hierro (5,8 prn,¿;f,U>N energÃa activación hierro gamma: t-C>1r'nn,,,... ,,t-,,,,,,, absoluta. constante de los En el caso de un acero de 0,1 de carbono, el valor a difusión del de alrededor de: tanto R como Q, no dependen de la tel1nDf:;ratU]~a el coeficiente de difusión crece notaIJleml:ml~e elevarse razón por la cual de la ecuación se deduce que el coefi- de difusión del nivel la de acti- Cuanto mayor es valor de la energÃa de activación Q, tanto ás disminuirá el coeficiente D. alJ(:LU.'Ave,'C' de soluciones sólidas de el de difusión O.UUIJA"-', TU1'.U.,.-" que no necesita quitar el átomo del soluto de su ..V ..... IJA mediante la lTH'(yrnn1" 323 "~r'T"'''C'':' más de la carburación son: Composición acero. Tamaño de grano. Cementante. Temperatura de carburación. Tiempo de carburación. Práctica de la carburación. Otros factores. Tratamientos térmicos de las a) Composición del acero El acero para cementación un acero de calidad. Un acero de cali- aquel que reúne un conjunto de que le permiten sa- las requerimientos del uso. bien, esta debe estar acompañada, tal como dice el RodrÃguez en su trabajo La forja y los aceros de cementación, una serie de condiciones que definen: La pureza o composición quÃmica del acero. Homogeneidad, decir que no en el e51:)a (:10 Regularidad, considerada como ri'C:'r.n,",""·,,, ... en el tiempo, vale de- cir que pueda ser enjuiciada como: 3a) Inicial o de fabricación. 3b) Final o de envejecimiento. De servicio o fatiga. Considerando a la calidad, desde el punto de vista de posición y ientación pueden facilitar cierta información sobre la homogenei- d cabe notar que las 0p1ercLCl(Jnt;S IIleta1l1rglc3ls OJ'...."'".'""". er el origen de heterogeneidades, sea por set"E~gaLCl()n, ,""""JL"""'''V",, enetración del temple, etcétera. De acuerdo con los esfuerzos a que está sometida la pieza, la orienta- ión de los mismos no sólo van a depender del acero sino del forjado que a sufrido, asà como de la anisotropÃa resultante que puede producir dÃ- ha trabajo que permitirán valorar realmente las propiedades en sentido longitudinal y transversal. Los parámetros más afectados en este sentido, son los que definen la apacÃdad de deformación, como ser el alargamiento, la estricción y la re- siliencia. '0' Por otra parte, el acero de cementación debe mantener regularidad en el tiempo, vale que sus caracterÃsticas dentro del tiempo previsto, como de buen rendimiento, sin que esto implique lograr partidas con valores otras de menor calidad. OA.U.... OAJU '-" 'v , las del acero de cementación deben condiciones de forjabilidad, de maquinabilidad como C;:"Ii.JU'G"l,a a los tratamientos térmicos y termoquÃmicos. como para UJ.A~AA""U. del acero, en un factor ""'............. n?'..... aceros tienen que cum"[lllr "V"~Ap""""J""JLU.""'''' normalizada. El tamaño del grano debe ser bien UC;,U....H.HJ, en virlud de su i dencia sobre las distorsiones y defi maciones que finaL Necesaria a da distribución de tensiones. Núc1eo resistente y tenaz para satisfacer las eXJLgenCLaS tá sometido el metal en en función del caso. La '""'''UJ-J'J.CUJJ.J.JlUOLU Clom,tlt;u las prCJplea:aa~~s e) Bandas de ,"CJ,u¡..aUUJ.JlJ.U razones: no v â¢â¢.LvU."'v. debe ser de alrededor de una trasunta a las caracteristi- e~IJUI1Ut~r a las caracterÃs- sean al carbono como deben salvo una cantidad de carbono que no exceda de 0,20 voluminosas puede hasta alrededor de 0,30 % C. a estructura del acero en una sección transversal tituida por perlita (áreas oscuras) y ferrita fotomicro- ·fÃa 6. Debe en forma extrema que no subsista la estructura UUJI....... L .. U slsgI'egactas, por la serie de inconvenientes contratiempos se producen en el mecanizado, en el tratamiento, en deformacio- y en la herencia estructural he·ter'ogénea. IG. 6. Acero al carbno: e 0,13 recocido. >J"-",,""-,'U transversal: (áreas oscuras) (áreas claras o blancas). El contenido de manganeso se tos del Habrá donde b) El núcleo luego del o de los var una conveniente c) Cuanto mayor la ",...,,,,,,r''''''''Art bIes las tensiones re~nQUale8 or1odlUClld8lS Cuanto más elevado el contenido de carbono, del como incidencia además e) Cuanto mayor la n"'("\'nf\r"~'f\n ce el sobre más los ""v"H~JV.:J neso se admite como máximo ~ un contenido de fósforo supere 0,04 El fósforo tiene la de favorecer la fl ción de estructuras en bandas por esta caracterÃstica rencia se mantiene luego de la no eliminado un tratanliento térmico que como el núcleo conservan al final del tratamiento netel~o~;erl.eIaaC1de la estructura en por cansà ......."iU"v ....LU.â¢'''"' con distinta de carbono. es válida para aceros aleados. el fósforo además de aumentar la un notable aumento del tamaño del ....F-."iL ...' ....'4 de la ferrita y reduce la carburación. ----~-~--~---~-~~-~~~~-~---------------- IIIIIIIII 327 enfria- 0,12 a 0,20 máx.0,04 = máx. 0,04 0,30 a %. =~I-''''-. tratamientos con re- aceros con alto manganeso, son f'nrnn,,,,,,,,nriH1n entre 0,30 % Y a) Facilidad de por tratamiento muy nrrUrl1,",O'~l_ sobre todo en para un U~">L"U'''",''~ lo que obliga para rnri",.."'''' un doble tratamiento, es tratamiento de rp(:TPT\PT'>~f'llnn de grano; esto puede inducir deformaciones de con- Como se deducir de las consideraciones anteriores un acero ra carburación reúne una serie de caracterÃsticas bien no define solamente porque sea de bajo carbono. Los aceros al carbono carburación tienen una serie de limitacio- es o a b) Los valores de resistencia del núcleo son relativamente bajos, que no a superar los sesenta cuando el contenido de carbono es inferior a 0,10 Sà se trata de secciones Ul'-'CF,"'Ul""", las mismas en función de la severidad del tar muy c) VIJJ.v\.J.U\.lc;.:::l de núcleo: aumenta la tensión de rotura "'UAu'>L""J. la resistencia a etcétera. b) o c) en los tratamientos térmicos. d) de deformación. de fisuras o medio de t;;LJ.LL AU.UL.lt;;LJ.liU, menos ..." .... ,-....., f) aceros UiC;UU.V.::>, ...0'''' â¢â¢ ''''...·''' ..... +~~,~.~~~ res para La dureza r.o·.... i·6....'n.-, cio una elevación de ""'''!J.~IJ('vr'''''····~ ción que la resistencia al de:Sg::ist'e, variaciones de las prlóXl,m:iE: la dureza permanece más estable Por el los aceros como se verá a vV.lL"JlAJ......a.',LV.U. sentan mediante menores velocidades de entnanaÃâ¬mt;os, cleo más con buena resiliencÃa remanente. Los elementos de aleación más frecuentes son: pUGIEmCW encontrarse simultáneamente los ellos como elementos aleantes. De acuerdo con Guillet, el estudio de la acción de los elE~mlen1tos aleación efectuarse teniendo en cuenta los i:!L¡:;UJ.C;J.LI"t;;C IJU.LLIJUO. Efecto sobre las caracterÃsticas m(~C2lll1cas. refieren al u U,'-'J. 4 O 4 2 11 12 10 11 9 9 10,0 11,0 UH.,U].'L\,,-, menor es- Penetración en Ik 6 6 Resiliencia del metal cementado durante 4 h a 1.000 oC Resiliencia del metal cementado durante 4 h a 1. 000 oC habiendo el doble de temp 28 20 Resiliencia del del metal no cementado .Y a 1.000 oC STURLA ConstIt.uv'e un gran beneficio la adición de 38 39 Resiliencia del metal recocido TtUEmC¡~a del Tenor en e Mn e Mn Los resultados obtenidos con doble a 1.000 C!Dc,nr.rfn a 750 oC produce el efecto de un. revenido alto) muest conveniencia de los mismos. La razón de que los aceros al silicio con 5 que la solución hierro alfa-silicio transformarse en hierro y "'","r.I~,nn no está al estado Los elementos constitutivos del acero, distinta '"n.~I.. ~._ bre el tratamiento térmico del acero carburado y sobre las mecánicas. " ......C/"'_"'-" del manganeso: El manganeso aumenta la fragilidad del núcleo de la "y·hn""",,..~,{_ crecimiento del obligando aún con carburación a ra, oC al temple. Si un solo vvA.&A¡J"v de carbono no deberÃa exceder de La del doble LernpJle bre la del que el 'J'-.o~",""AL'U.'--" vv1"":lQ "~ ....... ,,,..r,,,cnc.· valores: 330 331 reúnen pro- 60 (no rompió) 60 (no 60 KHc)!n',ClmletnJS (no Aceros extra-dulce con de 20 Acero extra-dulce común 4,0 6 5 oscila entre 1 22 15 ResÃliencia del metal tienen: 22 25 Cr Todos los "U- 333....n,' ~'VLn.U POR CEMENTACION P 0,40 % S aumenta el coeficiente de redu- pero la concentración de car- consecuentemente reduce espesor de la capa. DE ENDURECIMIENTO que los de aH~aC:lml, tienen una la estructura de la capa mecanismo la de difusión. ale'l;UlLt:i::l forman carburos, pueden n "\r'i â¢â¢ f'l1..cn en la capa dos fa- 1" ................, por austenita y carburos ¡;;, ...v'.., ... la concentración de carbono de la puede OUJ "', de la austenita a una determinada temperatura, al pr(~SenC]la de cromo, molibdeno o vanacio pue- Sulfuros A, serie fma hasta N° Oxido de aluminio (alúmina) serie fina hasta N° 2. Silicatos los cementantes se Que sea factible de ser re(~mplflZ2lC10 Tratándose de cementantes ..,.J'.A .....JU. tividad ténnica y débil capacidad a) en condiciones normales de uso, una con de r"~l..nf\n diente en los aceros aleados. b) una distribución de carbono tJaU.l(Ãvl.l1UU'~ ha 30 reacción: Ba 0+ 2 ea BaC03 carbonato de bario en Tu·/"nK'\T'(VIAn y efectiva la del solo. carbonato barÃo se basa en la teóricamente no existirÃa consumo deSC()mpone a la telnnerl3.tllra considerada en: + Fe Fe~lC El monóxido (1) 2 e 02 2 ca 1) Carbón de madera Carbonato de bario Carbón de madera Carbonato de bario El cementante es Carbón de madera Carbonato de bario Carbonato de sodio Carbonato de calcio Fuel oil melaza 4) Carbón de madera Carbonato de bario Cake Como cake contener azufre se usa como analÃzarse con cautela las caracterÃsticas de la capa resultante. Carbón de madera 60 Carbonato bario 40 ca + C02 (reacción rO'iroY'cnl,lo El carbono molecular de la no tiene directas n ...r'T'\1l:H1 des no sobre el mientras xido de carbono (CO) en estado gaseso se difunde a través en un cierto espesor o capa en donde con el hierro al estado alotrópico y monóxido de I''':1,..nr.n .. inestable en carbónico carbono LLU'-LvU"" al reaccionar con el hierro y da formación del Este cementante muy data de mucho IvL"-'.lHI-I\J como cementante de Caron. Básicamente las mezclas carburantes sólidas contienen madera y uno o más que actuando como catalizadores el contenido de carbono que se incorpor nDT"ltor" g de la zona carburada. n ..''' .... '''''' de carburación del acero con cementante sólido se desa forma: Sea un acero M, 7, rodeado de celment; te carbónico a una entre 900 Se produce una reacción del carbono con el del aire existe en el interior de las y se genera monóxido de M FIG. U.l"'V,",lo.~,lV'l, absor- al lÃmite de absorción deseado. ael)erlUe de: inicia la absorción de carbono en la del o difunde hacia interior del le decir que el proceso se desarrolla en fase gaseosa, dado forman en la el fundamento que si que la e de anhÃdrido carbónico hacia exterior del onóxido de carbono hacia el interior de la capa. r carbónico emergente es absorbido por el carbono Ãncan- nte y genera nuevamente el monóxido de carbono. Simultáneamen- de monóxido de carbono se hacia el interior del me- el anhÃdrido que produce nuevo tanto cementita, que al encontrarse el hierro al Velocidad de difusión de la cementita de la ...."'"'HVV~, hacia el núcleo del se encuentra en COllmlCl()nf~S cl Cuanto más descompone el carburante, tanto más elevado será el nivel de absorción y tanto más pronto al- canzará el nivel de absorción. En de acuerdo con lo expuesto se tiene: En la capa cemento y una atmósfera de monóxido de carbono que en la masa metálica incandescente. b) En del hierro al esta- do gamma, se produce la forma- ción de cementita yanhÃ- drido carbónico. t (horas) a 950 oC de la temperatura (el , ANTONIO E. STURLA TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CEMENTANTE DE CARON 60 % 40 % ,...",,",.... nn,,,t,.., E S ....J «1- o 1- 0,75o « o es 0,50 z :::J u... 0,25O a: Q.. O E S z O à « a: ::::> al a: « o UJ O o « o O z ::::> u... O a: a.. Si solubilidad fuera muy se reduce la importancia capas lÃmites. En la figura 8 se han trazado curvas de penetración en del tiempo-temperatura, considerando que la carburación propia dicha ha demandado e insumido un tiempo de dos pa ciar el proceso. .. 'C:'.Lj,.., ........ O debidas a Harris con cementante de Caron (60 carbón madera y 40 % de carbonato de bario, cementante muy e co, susceptible de generar cenlentita libre) han dado para distinta peraturas las curvas de penetración-tiempo de la figura 9. Recordando que la de carburación debe ser cuanto más elevada sea (teniendo en cuenta que la difusión e FIG. Profundidad total en función del pn~ca.lerltamlentofue supuesto de 2 horas). 338 o· 339 todo ,",VAJ"UAAU;V ciertas '-L.lW'¡JUj'A'-'J. adecua- como para cuando se ,",v.l;'L¡J';U..l.l no siendo tJVCHVj,v de la carburación con cementantes "'V"H""~J TÃRMICOS DE LOs A formar cianatos: M 'PI"'''' , , 'E. STURLA 1) Oxidación de los cianuros 2 NaCN + 02 ~ 2Na Aun en condiciones fuera de uso (gastado como r>",,,·h~~'r,,,, ... t ceptible para tratamientos de recocido o --~-~"''Vj h) Protección contra la carburación relativamente simple. i) 1tlediante la colocación probetas en apropiados, ceptible, ir controlando el desarrollo del tratamiento. El cÃanuro reacciona con el anhÃdrido carbónico formado n.Y',n.r1,nr>l·Y' cianato monóxido de carbono: +NaCN~ CNO+CO ""V'J~'-"'VAA del cianato para producir carbonato de s cianuro sodio, monóxido de carbono y 4 Na CNO -7' NazC03 + 2 NaCN + ca + Cementantes ~",","""~hV'-' En la carburación lÃquida (baños de el cementante tuido por cloruros y carbonatos compuestos activos como sódico o potásico y catalizadores como los cloruros y f1oruros de bari troncio, etcétera. En este proceso, no obstante la incorporación de una cierta de la dureza adquiere el acero, pn~SenCJla de carbono. rlv-I"U"', 341 0-15 % 30 % máx. % 45-55 % 2-10 % 20-30 30 máx. 1 máx. 17-23 15-40 % Para carburación rápida 850-900 875-930 TABLA 2 TABLA 1 "' 10 ~r----- ~ ~~~ubierto d~~ratifo~ ~ ~ ~~ afito ......" 5 5 se calientan en forma simultánea y con un en toda la periferia y el calor avanza regularmente h el núcleo. 4) El acero tiene moderada, posibilidad de sobrecalentamiento. 5) Las resultan libres de 6) El rendimiento del baño es bueno. Es un medio pues tratar distintas mismo baño. 8) La sal cementante protege las del enfriamiento antes temple, pues cuando las mismas se sacan del horno y se tr dan al baño de temple están protegidas por una capa de sal a rida. La temperatura del baño es homogénea y nn'~A"'Tn teniendo en cuenta la agitación del baño. 10) La temperatura del baño es controlable y regulable con simplicidad. 11) En un mismo baño pueden colocarse tas peJI1etra Tiempo 7 horas6543 carburantes del baño son '..,L..." ...C.lH"".Jl\,..., de re- COInpnC¿lClIDm~s y en forma OeJrInalll:mt;e. rhr'+-,",'''CI~.n.'''''f~CI de las 2'60mil1 l~V ~~\V V /' V I~ V cJ~\)oCV V /V 1/V V V be V l--/ /' n¡;"O .....- V )/ ~Vv 1/ v V V/ ./" / v VI / I //v V/ '/V/ v l/V tr/ If¡ 0,508 1.016 0;762 0,254 Inconvenientes de los cementantes lÃquidos 1) Las sales que se utilizan son tóxicas para el uso y manipuleo. Proyección o eyeccÃón de en contacto con húmedas ,"~T"n'tn uno de los factores más debe para evi- aCI~laentes por la sales que se al intro- húmedas o en el baño de de 3) con nitritos y nitratos produce violentas eX1PlOS101nes, con de sales. 4) Es necesario preservar el contacto o la proximidad con pa- ra evitar la formación del gas cianhÃdrico letal), Es necesario mantener las sales en un lugar seco, con los envases o bien al total de la humedad o Para preservar de la cementación ciertas del acero es me- dio que ofrece más dado que sólo es mediante el remanente de un o buen cobreado ~1~~_~Ii+...~~ G. 11. Curvas de pelletra(:lÃll-tl.errlpos-temperat:ura para un acero dulce con de carburación con 12 % + 2CO + una + Na:: CO:¡ de carburacÃón en horas ~spe:::;or de la de mm 9) Los baños En la ha t-"''7/"I", en de la t" ..."' ..... " ... ,·,d·.'.... n ra un acero S.A.E. 1018. Carburación lÃquida sin cianuro La carburación lÃquida puede realizarse pero sin conteniendo 75 a 85 15 de cloruro de sodio 6 a 10 de ,....-.'..ht'r'., La carburación en este baño se produce en base al monóxido bono, de con la reacción. 7) 8) Cuando la circunstancia lo fusión en el mismo baño. C24) Determinación del contenido de cianuro Teniendo en cuenta el papel fundamental que ,......~~I..., sodio en el proceso de carburación con es necesario dicamente una de su para tener la condiciones del tratamiento satisfactoriamente. Escoria óxido de esta reace bailo forma una eSCOrIa. 5 (X de cloruro amonio ) habilita saturación del acero simultáne y proceso. sales no son '"'tJ,,'U ..~Uld.UJ.\JO con temple en sales a tempera comunes. En estas sales L.UIllIJUI;;~ cianuro son de más menos de un con cianuro. Las sales sin cianuro no requieren talaciones y no producen problemas de IJVJ.U"'lVU El de carbono de las sales de 0,9 a 1,0 para temper de 870 a 950 y espesores de capa similares los de 10 métodos de carburación. La relación entre el espesor de la capa de difusión y el tie mantenimiento a 850 oC en el bailo carburante caracteri los valores: 345 101 181 197 156 213 227 citan dos de carburadas en sales con 12 % teDClplad1is en 0,508 Profundidad dureza debajo de la superficie (en mm) .uw ,........c:; -900 ~~ " ~ ...."'~~800 '\~\~I~ "- " 6'1)700 \i' I\~ "\~~...~ \~1\~_600 "-\ ~\~\ \500 un gramo de sal : factor sol. 10 g 100 mI 900 mI de 300 T P cianuro de sodio: lrr,"'O''J, .... 100 mI de agua destilada, hasta disolución. 1 a mI de solución indicadora de OlJme:tllg110Xlma. o-r.::>cr c .... desde una bureta solución de sulfato de nÃquel y a (NH4)z) hasta color rosado permanente (T) prod preC],prtar de nÃquel. Solución indicadora Amonio Alcohol de 96° 5) MÃTODO 2 1) Pasar a un en un mortero 2) 3) 4) con agua destilada la '-'dilJdl~luau tar para favorecer una SOlUClOll nomCHEenea, se filtra. 4) Tomar la mitad del lÃquido filtrado y se va agregando me de una graduada, una solución de nitrato de hasta que el lÃquido en su totalidad una e ción amarillo verdosa. Medir la cantidad de centÃmetros cúbicos h grar el cambio total de coloración. El valor medido correspo contenido de cianuro del baño. 6) el proceso con la mitad restante . ..# .... '::H".. ~>Y',"'T'I de las soluciones. 1) Solución de nitrato de plata. Nitrato de plata g destilada 1.000 cm:¡ Solución de ioduro de potasio Soda cáustica 100 Ioduro de 6 g elementos se en 500 cm:¡ de de la solución de de y amonio Disolver 19,234 g de sal en 1.000 mI de agua; se lizar sal comercial (tomar apr(y?.::j:ATAa.~A.a.AU.:;;AA!Jc;21 titulando y obte do el factor contra cianuro 346 100 u...."", ..... -., .. "v en agua en un se agregan agitando 10 mI de áci- Pg PI cloruro de bario: ;:)U.1.1avv,"-algr~ag (C) + C2Hn + CH4 + H;¿ + +H20 el que al ponerse en contacto en el hierro gamma forma allà la U.U!-'V':HUJlU.ULGlU LLU""LL'".-,''' entre 600 y 800 oC. por ""'....,..,0;;;. U â¢. L .......... a·cor:lsellalJle de la capa carburada uniforme. gaseosa es frecuente realizar el tratamient se la carburación a elevad atlmolstE~ra muy en la segunda, se r pr()xrma.C1amente 800 oC en a la difusión y eliminando En la 13 para cementación gaseosa y con los tres cementantes. 4 8 12 16 20 24 Tiempo de carburación a determinadas temperaturas. en horas La El carbono naciente (e) se 2CO C02 + H;¿ 1) Eliminar el ..." ...... "."' ..." ración culC1~ld{)sa 2) El gas activo es ........"'..." ...... ,,- Obtener recocidos El c;u) o(J) a.> CL (J) W 349 reduce las defor- 6 tiempo en horas "'F, '......u ... LULU..... del proceso y 432 prC¡tmlo10a b) diante lizar un contralor frecuente (h~ la~ ~(mrli~i()nE's es asistencia de la constancia del cementante gaseos El medio más directamente adecuado para controlar t mientos en es mantener el punto de rocÃo a un minado valor. con calentamiento son introducidos en el un 8. El POR el 2. colocada para evitar o nrt:nro.n el alineamiento de las I H==.::~=tf::==H=:=:::::ff=====ti 1 ENDURECIMIENTO rHynü1r"l"''> en el horno por conducto 4. escapa por el vVLJLU.\.¿'- que realizarse en un horno adicional que 'nir"',-..".. .... el de cementación. En el se ae1t;ectaI'a grano, por la .. +'0-1 !:ll""p hasta temperatura uU.UJ"~,U ntre 850 Y 870 oC para Este tratamiento da a1l2mCllOn del acero, que produce el afino del último término la pieza se reviene entre 160 y'ISO tnlt2lmlellW descripto se complementará, identificando en la una de las partes de la instalación. \"vl..... vL.. " ......., ..V.L.. a elevada temperatura tiene un amplio campo de Realizado por los medios de calentamiento, eso se ve por la reducción de la las compo- del equipo; este inconveniente se elimina el vUJLvL;'vUU"Jlvl,L"U úa inducción con corrientes de alta frecuencia. o instalación consta .LJ'U'ULJL.LtA inductora 1 U-lU .⢠v ......... U Fw. 15. Unidad para carburación es com entre a 3 la tratan por hora oscila entre 20 y 40 u de carburación La 9) El ciclo tal como mente automático de des. 7) 5) 1) Entre 7 y 9 minutos por centÃmetro de la mÃnima unnenSllon rior de la El a tenlDeratura un tamaño mÃnimo externo de la para un espesor de capa de 6) ~C-"~¡J'-/';:¡ de carburación la definición, al punto crÃtico superior al para cumplir de llevar al acero al estado austenÃtico completo. En gen entre los 800- 1.000 oC. Prácticamente teniendo cuenta diversos corno ser: velocidad de duración de las v'-'AH""""""AA"'-', facilidad de trabaja álrededor El o la duración del tratamiento ro"O"rnI'V'f1,"rn ción del de la capa deseada, Si bien en fTt:>l"lt:>Y- uemplo será de 9 a 11 carburadas de la capa carburada "''"'l-'vA.:I.>.''''''''',,,, como Se ha dicho, favorecida por la reacción a los fenómenos de absorción y en illl,enSlUlau cuanto más elevada la más la capa carburada el se u. ................L>(..u el contenido carbono metal o e Q) o e $? Tenor base Profundidad en mm la acción de adiciones de nÃqueLFe-C la capa martensÃtica de gran fraÃ,rilidad, la proveniente de la solución de continuidad que a rodeando el borde del comprenderá q para usos, en p tJU1.VJ.J.CiJ y para como el .400 800 600 I...---I.-----I-----J- -+-__~__illiloo 1.000 1.200 FIG. 17. del Variación de los dominios Debe los aceros al carbono e un tenor de carbono alrededor mientras que en los al como muestra en la caso de la influencia del nÃquel, tenido de carbono de con el del aleante es menor. Como el de estabilidad de la austenita la ...... ru-â¢â¢ .. n",nn'(''''·',,,n de aleante y la máximo de la solución 'Y función de la temperatura de carbura- aceros de cementación al 950 0,5 ~ T1 lU 9002 ~ 850Q) a. T2EID 1- 800 750 700 Cabe recordar que el tenor suficiente está asociado además al n_....., ... ·"'nt·'" del cemento utilizado. De acuerdo con Sourdillon "el decrecimiento del tenor de carbono en pro- didad en la capa carburada depende de la entre la velocidad de olución del carbono y la velocidad de difusión en profundidad; velocidades 11e están vinculadas, la primera al cementante y a la temperatura, a la y al de ,..."'...,,T> e::;pE~citlca es conveniente para muchas apjllC~lCllJn(~S dado que tiene FIG.19. 2 Profundidad ""'n1I"n determinadas curvas de cementación, se 1) Tener en cuenta velocidad de difusión del carbono en la au nita y su con los elementos en el acero. La es función de la y la r11rr!lf'lf'1n en función mm Cementante de Caron nhC!D"r""'I1Q'" cómo aumenta """'LU""J y que la misma no 2 C =0,15 % Cr =0,50 % Ni 1 % o 20. Profundidad de T\D>~Dt-'''''''''',Ãn del e a diferentes ton... nn,r",tll""" horas de cementación. C mm { C015% % 4 mm 4 3 32 { c 0,15 Cementante Caran Cr 0,50 Ni 1 % Temp: 925 jI" Cementante Caron Cr: 0,50 Ni: 1 % \ \ \ \ \\ \o '-'- 1036 "'~~~ Composición apr -- -""" -~~~ - - ,... ~1" - del lÃmite de la e~ --:r ..... .-4 ,~ Il:- ~ v p,t;; -.r:.~~~15 Profundidad de ~ - - - - -- -~13 - - ... :::::-..... ...::--:.... penetración del p o 0,20 0,60 1,00 1,40 1,80 %C FIG. 22. Cementación durante 48 ca'ml0mnCllon de la capa CerneJ1W.03, función de la temperatura de cementación. FIG. 1. mlJQEHCJIOn de la capa '-"'-'·J'H'-'Hu 2 Profundidad de la capa cem en 1/10 mm N1 Profundidad de la capa cem 1/10 mm 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 ..J,."...j--l-.....-¡....¡..-+-.¡.....¡.,-+-.¡.....¡.........~.....O,O~ 1-I--+--l'-+-+-4-4-H=t=~4-I.... 23. para una capa cementada de 13 décimas de mm en 3 112 horas de cementación en baño de sales a 930 oC. "% para una capa cementada de 13 décimas de mm en 3 112 horas de cementación en baño de sales de 930 Una vez concluida la el acero está constituido por una que en su periferia puede tener un contenido de carbono irrâ¬~splon.aH:ml~e a un acero hipereutectoide o eutectoide y con un decreci- iento del mismo paulatino hasta el núcleo, es decir hasta llegar al ma- base. Las caracterÃsticas de algunos aceros responden más a un material grano y con una dureza que aún no es la requerida, r en base a estas es necesario reducir la di- ensión grano y conferir a la periferia la dureza el uso reclama. A este es conveniente una de acotaciones: en si el metal está por un esfuerzo constante sin golpes ni lJr2lCIcmes, la finalidad del tratamiento térmico estribará en lograr la u .....n.... u ..... dureza superficial; mientras que si las por ejemplo, en- trr::m::l1eI3. coronas de están sometidas a fatiga, prE~S1C)n(~S elevadas, es necesario producir el afino del grano para conferirle la máxima tenacidad. Para las caracterÃsticas técnicas más apropiadas que ;:)a·... j.;:)La- rán a los requerimientos del uso tanto del núcleo como de la periferia mediante la aplicación de tratamientos es necesario las siguientes re1:enen(~la,s: de duración y del tratamiento; es- tas dos afectar el tamaño del grano y por es conocerlos bien. CaracterÃsticas del acero: a) aceros al b) ace- ros aleados. 1) sir.n]Jle En los aceros al carbono cuando interesa lograr una mejora de.l racterÃsticas del núcleo y buena dureza superficial se templa a 850 ANTONIO E. STURLA TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE Tamaño de grano del acero. 4) Dimensiones y geometrÃa de las Aquà debe ponerse cial cuidado, sobre todo por las posibles deformaciones, dist nes, alabeos, que suelen causar los tratamientos térmic 5) Exigencias técnicas impuestas por el destino del acero, desde el punto de de f''r"hr'Tlr. se trata de aceros será necesario regene núcleo templando sobre es decir entre 920/950 oC para aceros bono un segundo temple entre 760/800 oC lo máxima dureza superficiaL Un revenido final entre 160/180 reduc buena parte de las tensiones internas generadas por los tratamientos. El criterio de realizar el temple suave de regeneración del núcl motivo de opiniones ya que autores como Brealy acon reemplazar dicho temple por un recocido corto (15 a 20 minutos misma temperatura (900/920 con lo cual reduce el peligro distorsiones y posibilidades de roturas. Oertel considera conveniente efectuar un recocido intermedio a en lugar del temple de regeneración, asà como otros aconsejan entre temples, intercalar un recocido intermedio. Este recocido subcrÃtico ( de ACI) permite transformar la perlita lam~nar grosera en perlita glo con lo cual se lograrÃa una mayor tenacidad del nÃcleo y de la zo an:SH'::lUIl. También serÃa favorable este' tratamiento en el caso de carburación, porque podrÃa romper la red de cementita libre y obt en vez de la a una fina dispersión de carburos, cual se una mayor resistencia al desgaste en la periferia. Es conveniente hacer notar la necesidad imperiosa de conciil tratamientos térmicos de manera tal que, en piezas muy exigidas, 1 sencia de ferrita libre en el núcleo sea mÃnima y con preferencia uul En general la tendencia moderna es realizar un solo temple so do en los aceros aleados, pero teniendo en cuenta lo antes comenta particular para los aceros al carbono, pueden realizarse dos tipos d tamientos térmicos: no interesa la tenacidad del núcleo y se desea reducir al mÃni deformación de la se templa entre 760/800 oC en agua. En lo casos citados, con objeto de reducir las tensiones de temple, aun s ficando de es conveniente un _~,,,~.... rlIA tre 1 1/2 a 2 horas. 360 361 .U'A""",",'V, suelen estar compren- 8 25/10 ...o.rlln,crrc.n un núcleo de U~F, "U'v~L'IJ'-'U tratamientos térmi- U.l""UUVO, además de lo variedad, como más aconsejable se en los eXl[)rE!sado. tenien- se recomien- rel)re!Se]nt~ldo una serie de valores se han ,'.... ".h., ...n'~"'C' y templados de acuer- aPJlIC2lr un solo Calentamiento a 925/950 oC y según la forma dimensiones de las con predo- una dimensión las se hace en aceite o al aire y en las de secciones donde se pueden efectuar enfriamientos bruscos o vio- se realiza en agua. En el calentamiento para efectuar el ,",,-,.n'T'"'' niente tomar ciertas o In..... f-11'Y\"~ ...... f·A en lenta tJU'''U.U.,",UJLU va hasta alrededor de 550 oC friar en agua; en este caso ,",UL.1UJJlvlJ. revenido como en la "n'"\~'ll""""rl Las caracterÃsticas para el núcleo prl~nclldlas dentro de los C'l"nll,(Yn'~r>'" Mo == 0,2 Cr 0,8 Cr == 1 Cr:::: 1,0 Mo TRATA1\1IENTOS TERMICOS DE Ni == 3,5 Ni C:::: 0,10 Ni::::- 2,0 E. FIG. 24. bajo la capa carburada de distintos aceros de cementación templados. (1) Acero Cr-Ni-Mo: C == 0,15 (2) Acero Cr-Ni . C == 0,10 (3) Acero Cr-Mo . C == 0,10 (4) Acero Ni : C :::: 0,10 (5) Acero al C . C :::: 0,10 tación el acero, en lo que al contenido de carbono derárselo como constituido por dos aceros: 1) El núcleo de la pieza por un acero extradulce. 2) La capa carburada por un acero de alto carbono. En virtud de lo expuesto, es que deben considerarse los posibl tamientos térmicos a UIJLH_ L~C;UJ..la.U'J, dulce y traloa,]arl1e. Revenido para máxima tenacidad por efecto del segundo calentamiento. Buena resistencia. Deformación variable en función de las dimensiones de las Tratamiento que buena resistencia a la dúctil. nUJi:1I,i:tUJll::: a la herramienta. En aceros de grueso no es rptln~lrI(\ y es Poca distorsión por tener un solo tratamiento térmico. Estructura: ferrita y martensita. Tratamiento adecuado para aceros que resisten al sobrecalentamiento. Tratamiento caracterÃstico de Refinado. Máxima resistencia dureza. dos casos anteriores. Poca distorsión por tratarse un solo pero mayor que en anteriores. Estructura: malrtelnSJlta, poco n ..",,'v,n,o de encontrar en Estructura: martensita menor cantidad de que en A. Parcialmente refinado. Más resistente que el A. Endurecimiento lY1"{)Qf1{) Se favorece el de carburos en solución. En aceros de alta aleación se favorece la retención de austenita critico más bajo). dureza no es mayor la de una cantidad de austenita residual. Refinamiento de la capa carburada. Buena distribución de la cementita porque favorece su pasaje en solución y la difusión por el primer calentamiento. Retención mÃnima de austenita. Endurecimiento del espesor carburado. ara aceros de media ación y fino. ros al recalentamiento. mple Núcleo Menor distorsión "El> y buena teIlacida TABLA No refinada. Si excedente de cementita, buena dureza resistencia al de la capa. Favorece retención de austenita residual. Idem a "E" Reduce la retención de austenita. Refinada. Favorece el de ,,':>,..h,rrn.C' Austenita residual ser mÃnima. Capa delg-a 900 800 700 600 500 Temperatura crÃtica de la periferia (C ::; 0,9 25. El núcleo del a 975 oC la diferencia ate- elevadas sobre 950 oC las diferencias el temple del acero carburado, se observa que el normal dando estructura martensÃtica de dureza el anormal está constituido por martensita y manchas menor dureza, que son de estructura troostÃtica. al temple en el acero anormal las de menor "U~.~¿~~- de lugar. normales se a baja "'V~.UIJ'~.L los anormales a y mismo 950 oC. en cuenta que los aceros anormales H .....U.'~......,'-' se los suele con chorro de agua pre- en la selección del acero tratando de evitar la estructura es conveniente: Emplear aceros con 0,4/0,8 de manganeso. los aceros sean bien deoxidados. """".J'-''''..... ''''''''" â¢. 'U... con aluminio, por la gran de las de alúmina. del tratamiento y cementantes para produ- cir capas eutectoides. Tratar que el enfriamiento de la carburación no sea lento. Práctica de la carburación. factores Siendo la carburación uno de los tratamientos termoquÃmicos de más difusión se efectuarán una serie de recomendaciones de orden s bien praC1Clc:as. Cementantes El cementante sólido con base carbón utili- ndo trocitos de carbón de madera dura etc.) de una sjUllml3nÃ31On variable entre 3 7 mm de GunenSlOfles menores de mm, en forma casi de 'Vu,_..., .... .L .. una serie de inconvenientes a b) e) b) d) e) f) accidentes por intoxicación debeSU1PUiesto caso de para cementación dimensiones y clases dentro de la .o.UUJAU.,A, de su incidencia en la economÃa del 'rnJIJ1I)'PT/,ClLL:i a tener en caso de intoxicación con cianuro asÃ: Llamar de U~ÃU'-'\.UL"'''V a un médico. No mover al bien y mantenerlo caliente. Tener u ... "' ...."'.o. ..... I'-'.o.'- el equipo de artificial. Es necesario au,p(mt:~r de un botiquÃn de auxilios con los ,~·.nMnnT\·r"ü elementos: de nitrato de amilo. b) Tiosulfato de amonio. e) Medio litro de una solución al 1 de hiposulfito de sodio. Es conveniente cada dos meses, renovar esta solución. el intoxicado y no ha perdido el conocimiento ente sobre la nariz un tapón de embebido en nitrato amBo. Si ha ingerido cianuro, es provocarle vómitos, haciéndole ber 112 lÃtro de la solución de hiposulfito de sodio al 1 esta solución ede ser suministrándole tiosulfato de amonio. Si el no debe licarle el médico una con una rgada con solución inyectable al 10 % de hidrosulfito dc 20-30 FIG. 29. de los resultados de carburación con de una llena y la ó con chimenea (Jean Durand). Ubicación de las n ....r,ht'.:> CPorte-de en un de carburación en una [ Carbonato de bario: 40 LCarbón de madera: 60 { mm (máximo) c±' "1:QrIPQ,f'lr~l" obtenidos: mm (mÃnimo) IG. 31. de cementación con chimeneas (Jean Durand) limensión la 500 x 300 x 250 mm ratamiento: 12 horas a 950 iferencÃa de 00l-.00 .... Y'.. imensiones de 60 mm Las no o poros que posi ten la de gases o entradas de aire. i) La forma debe permitir tintas es decir la de las mismas. j) El de fabricación Las tienen que ser SUSCl::mt:lbles nimiento. 1) Es necesario que el sistema de cierre sea realizar en las mismas condiciones UC,;:'Ul.lCi:l rabIe de r.""""'..,."""J...v,e>. En la fabricación de las suele utilizarse teriales ..7'1';' ...... vJj, " â¢.,,"'. Acero soldado. b) inoxidables soldados. refractarios fundidos. inferior de debe la de las llenado con cementante moderadamente total. la c,,-,.r-,.¡n,..I-...,Y" la acción de '-'f"""'0 "' 200 170 4 :30 pintura a base de cobre tiene las O~F.U~'''~L'''-'''' en lo que concierne a la composición, bien las a para lo cual lo conveniente en un horno aproximadam a 500 oC. 22) la pintura en la u ... ¡;O..........v .......,'-' Mezclar bien en un recÃpiente las Polvo de cobre 2 en peso Polvo de esmeril fino 1 24) A esta mezcla adicionarle silicato sodio industrial ta que una consistencia de pintura, y aplicar pincel. Aplicar sobre las a .......r'f-'''r'ul.. capa de tres cuartos de mm mm. En el supuesto caso ras mayor profundidad va En poco de 20 minutos, se Llc'~a\"lV y de transcurrido una """"'''''''T>riIA las esta capa Eliminación () In·..·' .... ',"'7" arrastre. Recocido de difusión este tratamiento tLULU.::lU.l'Ajl"U~Ul.'-'1.1."'"~'''''''U.~'' 100 cm;~ 10 cm;> 2 cma 1 cma La sección de la probeta con desbaste fino, ataca con nital que colorea con distinta intensidad el núcleo la Con lupa () se mide el espesor la capa. El reactivo de Stead-Le Chatelier colorea La del reactivo medidas ber: Alcohol etÃlico a 96° Agua H Cl puro concentrado CuClz,2 ..,·";· ...,nrt' ...rr del acero carburado y &GII·HJI,U.U,V carburación del acero aumenta los lÃmites de resistencia os metal en virtud de las considerables tensiones de presión que se han producido en la capa superficial endurecida. El lÃmite de resistencia de los componentes cementados y templados den incrementarse aún más mediante el endurecimiento superficial ucido por el bombardeo de (shot peening). Este tratamien- ansforma la austenita retenida en martensita, aumentando las ten- es de en la capa nOlMi"i~""'(' Es conveniente reducir las áreas ferrita o en el porque esta distribución conduce disminuir blemente la ductilidad y La dureza del núcleo de acuerdo con el tipo de acero y térmicos puede variar entre 20 y 43 Re. Desde otro punto de vista es hacer resaltar otra propi trascendente y muy positiva que se obtiene en los aceros carburad uU'.""'·(HO'. en cU,alquiera de las posibilidades de realizar el endu la red de tensiones residuales de la peri del acero, es la suma de la fu tensión producida por la contracción la tensió la transformación al el metal. el objeto de las caracterÃsticas estructuras de un a carburado templad-o en las figuras se ha indicado a tà ilustrativo mediante un macro de perno de a utomotor construido de acero al cromo-nà que a la norma S.A.E. 3312. 33 corresnüIlde decir solamente recocido para tá constituida por ferrita acero contiene de carbono. de concluido el proceso transversal de la probeta patrón y realizó quÃmico para obs var el de la capa indicado con distintos aumentos las :34 35. 36 la estructura de la capa carbur y antes del Periferia constituida laminar fina cementita en forma de red. Cab'e hacer n tal como salió del horno de decir sin ti capa para eliminar el material en por 0,010 1,35 33. Acero recocido. Perno de 0,14 Azufre: S 0,53 NÃquel: Ni 0,27 Cromo: Cr 0,014 e Mn Si P% La capa inmediata a la anterior, hacia el núcleo, está constituida por laminar decir al eutectoide, fotomicrografÃa 7. En las zonas en forma decreciente, se encuentra menor tidad de carbono, por eso la estructura está constituida por perlita y rrita fotomicrografÃa 38. prélCtlCaClO un temple a 800 oC se eriferia tni-."....... 'r> nrn~""t-ii"" 39 la estructura está corlstlltwlOa una red de r>Ol' n .... ?"1ra A continuación de la zona anterior la estructura está ,nTorn· rdem anterior con mayo aumento Zona 1: 10 2 32 x 550 FIG. 38. Zona templar. laminar forma FIG. 40. Zona temple """,or,ro a la carburada ..........'1. V.'\J.VJ.U a tener en cuenta cuando se en que el espesor (,,,,,,..h .....,,,rlr. túa en los ensayos de choque. coronas de que en ge- neral tienen que una fuerte que carburada sea profunda o gruesa, que exceda en todos los casos me:nClOIllaa.OS, de un espesor de mm luego del rectificado. En de automotores un eSl:>eEmr de mm del rectificado es aC()nEle] con el medio de calentamiento los hornos nn,nrlr,..... '-&AUOJU'J'A .... ~ de una buena cantidad de lib de manera de ser más el ma U .... '-'AA... V~'rcr~ Otros rrtr'rAlro e e FIG.41. un factor de su- solución. .. tr,.....' ..' ..."nnn un-''-.... a tratar. FIG. Barro Tapa fiÃaTapa móvil 'l'ú,r'nlncn""lt'11 ..'" del tratamiento. b) del acero. c) Forma y dimensiones de las d) Tratamiento térmico final. HU'".''',",,'-''''' usos. t:5 austenita Difusión clásica carbono Pieza: austenita .. Transferencia rápida de carbono .. Creación elevado nr'Jrlln4rp carbono ~ ~ ~ E E E fJ) fJ) fJ) e ~ ~ ~ ·0 11: 11: e 11:o e ·0 e~ e 'o e o e ,o ~ 'o ¡¡; ,o ¡¡; 'o '¡¡; 15 'o .2 o .2 '0 .2S ~ (5 S (5 ~ (5 (1) 1: e e UJ Q) Profundidad efectiva E 500 700 600 900 g 800 ~ b) que con lo cual predecir tanto la dureza como la capa útil de cementación correcta. c) Desde el punto de vista gran uniformidad de la capa proceso de la eliminación de UCJIC\...IJV¡;' d) la resistencia a la Reducir distorsiones dimensionales en base a la buena calida la uniformidad del calentamiento en m proceso que reduce el o posibilidad del miento del grano del metal base y una de templ nor, de acuerdo con el acero a tratar ya la utilización de un de enfriamiento menos un.Bren'" f) En desde el punto de vista mecanizado alguno. de limpieza final de las no requiere pr aOlCllm"ll y ser utilizados de inmediato. h) Este tipo de carburación versatilidad que cuando control del proceso calidad del producto final. 45. Perfil de dureza alcanzada en nan a: aun mayor que la de que en la carbu- las caracterÃsticas de- terminadas. \.LO" ......''"', mantenimiento de los "1''/111'''"'''' CapÃtulo XII CARBONITRURACIÃN la carbonitruración mediante la .1'"> 1""""'''IY''''" ['1 puede tener por economÃa de Aumentar la templabilidad de la '-'O'-.-'"......"l por utilizar eny menor de La no que son más baratos. una mayor resistencia a la presumiblemente debido a los tratada. blandos,8) Eliminar los carburación. 7) Los principales factores que intervienen en la carbunitruración so a) del producto b) Temperatura del tratamiento. c) Tiempo o duración del tratamiento. d) Cementante. Tratamientos térmicos. Medio o velocidad de enfriamiento. La carbonitruración se puede realizar de dos formas: 1) seca o ga~:;eolsa. 2) Carbonitruración 9) Posibilidad de en muchas el del rectificado por menores alabeos o distorsiones a la vez reducir la profundidad de la capa 10) No existe probabilidad, en general, dada las del tratamiento y su corta duración, de que del grano. 11) La dureza obtenida es más estable al que en las vale decir dureza obtenida es más resistente al ablandamiento. 12) Lo~ aceros carbonitrurados son más resistentes a la que los carburados. 13) Utilizar menores velocidades de enfriamiento, con lo cual s ducen los peligros de distorsiones, agrietamientos y roturas En se templan en pudiéndose utiliz re circulante a 20/25 oC o bien baño de sales fundidas. Cu las tienen ciertas dimensiones o mucha masa es facti de realizar el enfriamiento en agua. 14) Simplicidad en los tratamientos finales, dado que con un temple, se las caracterÃsticas deseadas. 15) Teniendo en cuenta las temperaturas de trabajo, las instala nes sufren menos deterioro por acción del calor. 3) Factores de la carbonitruración -----~----------------------------- de cada uno de los dia- y los ci- u.uu~"vü Ui::tl:;i::tllOS en han escruema Ano',nllih"r"'r. hierro-carburo de hierro de los distintos que de la "'!-,J'~'-'U''-'~,"H! y de à se observa que, a los ciclos carbo- tratamientos cuyas están por la eratura, tiempo, composición del metal, atmósfera o medio utilizado 1 y la velocidad de enfriamiento. término carbonitrurado un tanto ~~~I,",".UUJk'U licar una modificación de la nitruración, cuando en constitu- una variante de la que el mecanismo de endure- es el mismo el de éste. diferencia con carburación estriba en que la austenita obtenida el tratamiento en no solamente una solución sólida de o y sino que además contiene razón por la considera como una austenita aleada. Vale que la pre- de en solución simultánea con el es lo que en "~oL~"~"""~ diferencia la carburación de la carbonitruración. nitrógeno un elemento gammágeno, es decir que tiene la pro- de el campo de estabilidad de la austenita. La austenita al es estable a más temperaturas que la carbono solamente y se transforma al enfriamiento con más lentitud. esto se infiere que el tratamiento puede realizarse a menos ras que la carburación consiguiente permite ientos temple, desde temperaturas más en a estas más lograr con ma- facilidad luego del temple, austenita retenida; esta caracterÃstica va- Jia con la cantidad de nitrógeno en los diferentes espesores de as caras. Observando los ciclos térmicos de la 1, puede que son de realizar tres de cementación acuerdo a que la capa y el núcleo se encuentren al estado (casos I, n lII) o que la a endurecer gamma y el nú- al alfa. Teniendo en cuenta las caracterÃsticas de las dos aust(~mta:s, al car- bono al pueden tres tipos de reélCCllones, tratamiento, a saber: 1) Cuando el tratamiento se realiza a acero se encuentra al estado y por ~~"~~"~h~~~4¿~~ no y se austenita Si la del tratamiento es menor que la del to crÃtico inferior de 590 el nl1r"rr.C1'on¡, verse en el hierro que el carbono no tiene acción sobre el mismo. T T HRc::: 63 HR,s!',::: 90,5 T T T w c..o o Ul [1/ ninguna ninguna Ac¡ ningw13 Az N Tcm N y Ar'" Tcm> e Ar'" y Tem> Elemento que difunde Transformación de la superficie durante el enfriamiento Núcleo Fases durante la cementación" capa Temperatura de cementación Tem intermedia::; (entre las encontrará con el estado vv'~u.vu.â¢. Vv dos casos: a) que el acero encuentre en alfa más gam- halle solamente al estado alfa. En ambas ocasiones disolverá como en las opor1:UIud.adles facilidad que el dado que en el una austenización o disolución pro- mientras en el sólo actuará 81- lineamientos de reacciones que tienen lugar . en el lSliones: si núcleo se en- llevar a condicio- V caben dos 1) si el nú- la constituida por una solu- se produce el endurecÃ- del estado austenÃtico FIG.2. Acción del nitrógeno la posición del comienzo la reacción isotérmica tres aceros (Pomey). (1) e = 0,05% (2)C=0,5 (3)C = e TIempos de igual descomposición Fundamentos de la carbonitruración desea. Cabe hacer notar que el aumento de la a la capa anl'"\Q?-Tlf>. estructura de la capa C'H'''''V,,·1", El del tratamiento las COJ1Q]lCl(:mE~S realizado a 730 oC una mezcla de hierro-carbono ,ma el otra constituida por n?-(,rl,',r-1"{,C ición de la austenita al r,,, si se efectuara un 'V"''', ..........LV la isotérmica de la se observará que a Laldad de carbono la de se traduce en los efectos: LOS FrG. 3. Carbonitruración de 10 a 1000 oC sobre acero dulce E E e '0 à ~ ID e ro a.. ~394 2) En el dominio tiene lugar un aumento muy pronuncà do de los de incubación, figura 2. 3) Las velocidades de transformación. en el dominio bainÃtico se ducen considerablemente. La simple observación de la figura corrobora lo expresado en los dos citados items. Los efectos del carbono con a la posición de Ar' se notoriamente afectados por la presencia de nitrógeno, con lo c se amplÃan las posibilidades del tratamiento. 5) La diferencia notable que existe entre la composición de la ea carburada y la del metal base en la carburación, implica una ferenciaciónmuy notable en los momentos en que se produc las transformaciones de ambas zonas. Si la cara superficial e tiene nitrógeno y el metal más alto carbono, esa diferené se atenúa, pero se magnifica por el efecto del nitrógeno y per teniendo en cuenta que el tratamiento se realiza a temperat ras mucho más bajas, que sea factible la utilización de acer aleados con medÃa carbono y posibilitar el temple bainÃtico d núcleo en baños de sales. La difusión del carbono y del nitrógeno presentan distintas alternat vas, siendo la fundamental que la presencia simultánea de los citado elementos, modifica el comportamiento individual. Según Sourdillón, Bramley realizó la siguiente experiencia: efectu do una carbonitruración con una mezcla de monóxido de carbono (CO) acetonitrilo (CN3CN) o amonÃaco, encontró que en función del tiempo determinadas temperaturas, la cantidad de carbono fijado, aumenta ca la magnitud de nitrógeno activo, presente en la mezcla. Asà se aprecÃa,fi gura 3, que para el peso de nitrógeno que varia desde °a 0,5, el peso d carbono se incrementa de 1 a 2%. Este hecho en virtud de que lo coeficientes de difusión respectivos, de los dos elementos, crecen cuand se encuentran simultáneamente, figura 4. 1110 Inversas de temp. absolutas 12 Qi 8 1o.a ""-_8OO""------'85....0_9..L.00_....95....0_1OO..L._O_o_C..-.. FIG. 4. Variaciones de los coeficientes de difusión con la temperatura. Un contenido de a 825 oC la ve- lV'"' .â¢""''''''''''' de reacción. en la son más activos a que a temperaturas más elevadas (950 la velocidad de se acelera con rela- ción a la carburación '-J.Ui:>H"':A, a medida que la reacción tiene a tem- más moderadas. Bever y Flore han efectuado un trabajo muy interesante acerca de las reacciones simultáneas y han demostrado cómo varÃan las proporciones relativas de carbono y nitrógeno en función de la tempera- tura y del tiempo, figura 5, y la dureza en profundidad luego del temple en aceite. Utilizado una mezcla gaseosa y variando la temperatura del tratamiento, ha hecho posible regular la profundidad de la relación N/e y la concentración de estos elementos, que se traducirá en modificaciones de las propiedades de las capas carbonitruradas. La modificación de los parámetros, y atmósfera, se tra- duce directamente sobre la capa carbonitrurada, que presentará diferen- tes estructuras y que variarán de acuerdo con la velocidad final de reac- ción. enlenlQO ..... 'W"c'cH::"nrn el efecto del ..nt-'W"i"...o.."n .... 0.4.'-"".'u ... v ..... , al subsistirá una CaJfitl.oa,o '~..... n,n1l'"1~ .....'t-o De acuerdo con 10 expresado, .....".... ,",..... 1'1" mezcla gaseosa rica en nitrógeno naciente 10%, gas las estructuras resultantes que se observarán en la capa de tratadas respectivamente a 760 y 825 duran- están constituidas por: 1) Una capa blanca superficial la disminuye, caracterÃsticas en lo que a su \JOJ......"',... v,......... v ...... a) Por tratamiento a 825 oC ...... "'C0.4 .... OJu átomos 0,25 2 11 penetración (mm) FIG. 6. Austenita nre''''C>1nt'o blanca en función reacción máximo) neng¡,to:rr (1) 60,7 69 86 SO (2) 76 85 83 91 83 60.7 69 90 70 H" R¡;,N R I5N RA 20 ) b) Por tratamiento a 700 oC por nitruro de hierro (Fe3N) (el e bono reemplaza algunos átomos de nl'tl"iHYO,nn c) Por tratamiento a 760 una de ambos consti la estructura resulta entonces PY1~rpm~lrl mente distorsionada. â¢.lJ~:;U(ÃIV de la capa blanca, se encuenr;ra una mezcla de austenita y m 397 mm SUlJeI1tlCl:al en función de la Carbonitru ración 0,25 de reacción o del tratamiento las modificaciones: 30 la austenita la carbonitruración so- 700 750 sao 60 -+-......1.-_-...1.__..&..- ......... 70 - 1) Se reduce la acción del Disminuye el espesor de la capa blanca. Aumenta la profundidad de la capa carbonitrurada. 4) la de la austenita residuaL En la de la los métodos de m~me~CC]lOn o contralor más utilizados para determinar el resultado final trata- miento son: a) Determinación de la dureza. b) Medición del espesor de la capa mediante el C;":HVU~oO de trabajo. sobre todo cuando el e adecuado, la determinació En general, en comparación con los espesor'es obtenidos por ción, conveniente, teniendo en cuenta las ventajas de la carbonitrura analizar las especificaciones y reducir el espesor de capa lo máxim posible, aplicando este tratamiento. El uso de aceros de más alto carbon permite lograr un núcleo más resistente y reducir el espesor de la capa. En la carbonitruracÃón efectuada a bajas temperaturas, entre 721 ~ 590 oC, el nitrógeno tiene una acción intensa en perjuicio del carbono, 1 que redunda en la formación de la capa blanca, que como se ha dicho en. frágil; a continuación de la misma se encuentra la gama de estructuras indicadas en la figura 9 La posibilidad de mejorar estas caracterÃsti- cas estructurales eliminando la capa blanca, se concreta medIante la r UHCl\.. AVAA de la proporción o flujo de nitrógeno de la mezcla gaseosa, con cual se obtiene superficialmente una capa carbonitrurada menos rica nitrógeno. De esta manera al desaparecer la capa blanca, luego de u carbonitruración a 700 durante 24 horas con la atmósfera que se in dica en la 9 eb), se una distribución de y d dureza tal como se puede observar en la citada La del proceso de carbonitruración, para lograr constantes, es muy cuidadosa, sobre todo en lo concerniente al contralor de la temperatura y de la atmósfera. En la dureza pesor es o no se dispone del estima con el ensayo a laEma. Empleando el sistema de medida Rockwell, mediante la determin ción con se valores no menores de 85 y en gener entre 91 a 93. Cuando se efectuar la transformación a Rockwell nOH"L~r'_l,n los valores entre los rangos de 50 a 65 HRc. El valor de dureza del núcleo puede variar entre 25 y 50 HRc, depe diendo el mismo de la composiciónd el acero, del temple y de la tura de revenido. Desde el punto de vista de la industrial, la penetración le variar entre 0,08 a 0,50 mm, pudiendo en algunos casos mm. Cabe hacer notar que la elección o selección del eS1De~;or querida para una cierta o determinada aplicación o deben tenerse entre otros los siguientes factores: Tolerancia dimensional fu"r.n.~.h b) Exceso de material que ser quitado, en por "'a.\.. nJJL~, en el supuesto caso que se produzcan pequeñas distorsi nes para llevar la a la dimensión o medida proyectada. c) Total admisible del durante el uso o a lo largo de la vid del elemento de máquina. d) Concentración de tensiones en servicio. e) de resistencia a las -- -~--------------------------- 49 b 600 800 indican en la ta- que son ter- C;,,"'a.jlU"JU.~,,"""'J' A'JL ,'~~.~"J' tornillos ros- entre otras sobre una las caracterÃsticas Ofe)Oled;adl:lS finales de aOJUC,ICIl)nE:lS de con de eXJ[genclw, para el núcleo de utilizar 650 oC. Enfriamiento en aire = 8,6 superficie Factores de la carbonitruración Carbonitruracion 24 hs a 700 oC. Temple en CO 29 CarbonÃtruracion 7h. CO 23 a) La variación del contenido de carbono puede ser muy U_U~IJJ,la.. que comprenden los rangos que abarcan desde el eutec:toilde ta los porcentajes menores, pero mucho más que los aplicados en la carburación. b) Los aceros duros y semiduros, son preferibles a los extra que se utilizan en la carburación, por el descenso de la temper ra de austenización a la cual se efectúa el tratamiento. Vale de que en el acero para carburación, no se producirÃan por la razón, transformaciones estructurales de consideración; el resultará blando, dúctil, maleable y de muy baja resistencia. c) La presencia de mayor proporción de carbono, aumenta la vel dad de difusión del nitrógeno. d) Factibilidad de lograr por un solo temple, las caracterÃsticas seadas de periferia y núcleo. e) El temple perlÃtico del núcleo, permite disminuir los YO'OOIY'''''C'' las deformaciones, alabeos, etcétera. f) Teniendo en cuenta que no existe problema de templabilidad, acero al carbono satisface plenamente a la generalidad del aplicaciones. El acero de medio carbono tiene una resiliencia menor que los e dulces de carburación, razón por la cual es conveniente limitar tensiones triaxiales de tracción del núcleo, mediante tratamien adecuados en virtud de los cuales el espesor de capa carbonitrura es menor que el de carburación. De acuerdo con lo expuesto, cua más carburado es el metal más garantÃa ofrece el tratamie de carbonitruración a bajas temperaturas, dando lugar a que produzcan las transformaciones martensÃticas de la capa con ca no y nitrógeno, por debajo de la ambiente. h) En el supuesto caso de tener que utilizar aceros aleados pa ciertas aplicaciones, no obstante su mayor precio y los efect que produce sobre las caracterÃsticas metalográficas, como es descenso del tenor de carbono del eutectoide, aumento y estabil zación de la austenita residual, es conveniente acudir al recur de relevar el carbono para mantener la condición de indeformab aceros U~'-,UU_UL3, las fisuras o En muchas aplicaciones de se que requieren coordinar un núcleo tenaz con una alta cia al superficial. Mediante el carbonitrurado se pueden satç! cer ambas condiciones .. En numerosas aplicaciones se impone un gr de con capas que a su vez tienen un notable mento de la resistencia a la corrosión. Los aceros carbonitrurados reúnen una variedad muy \.,Vl.l;:¡lILH::I de composiciones, pero básicamente el metal debe reunir las U"-"-UH::;), 400 401 sectores, engrana- hechas de fundición malea- de articulación de frenos. de bicicletas. "n1'Hr.'~" cosechadoras. fTrc.n b) Temperatura del tratamiento aceros al carbono aceros resulfurados: variable entre 0,08 a (aceros de corte libre) aceros al manganeso (Mn = 1,60/190%) aceros aleados al Cr-Ni aceros aleados al Cr-Mo aceros aleados al Cr-Ni-Mo aceros aleados al Ni-Mo aceros al Cr aceros aleados al Cr-Ni-Mo aceros aleados al.Cr-Ni-Mo aceros aleados al Cr-Ni-Mo aceros aleados al Cr-Ni-Mo S.A.E.1300 S.A.E.3100 S.A.E.4I00 S.A.E.4300 S.A.E.4600 S.A.E.5100 S.A.E.8600 S.A.E.8700 S.A.E.9400 S.A.E.9800 S.A.E.1000 S.A.E.1100 La serie de aceros que suelen utÃlizarse lt:;LlU\..Lt:;C) de la norma S.A.E.: Teniendo presente el efecto del nitrógeno sobre los puntos crÃtico las otras caracterÃsticas que su presencia imprime a la capa superfic' los rangos de temperatura del tratamiento pueden agruparse de las UIC;U."''''i) formas: 1) Carbonitruración a temperaturas elevadas, comprendidas ent 825 y 890 oC. 2) Carbonitruración a temperaturas medianas comprendidas ent 825 y 760 oC. 3) Carbonitruración a bajas temperaturas, comprendidas entre 76 y 650 oC. La carbonitruración a bajas temperaturas, constituye una de las m cercanas aplicaciones del tratamiento y se fundamenta en realizar proceso a una temperatura por debajo del punto crÃtico inferior (721 o COlTe:Bp()nCLle][1te al eutectoide ferrita-cementita y por encima de la del te(:tOJlcLe hierro-nitrógeno a 590 oC. Como en todos los casos estudiados, ciclo concluye con el temple final. Si se tiene presente que la ferrita por debajo de 721 oC disuelve mu poco carbono, no obstante que su coeficiente de difusión es el más eleva do, se comprenderá fácilmente que no es factible que el acero pueda ab sorber y difundir carbono, a pesar de que se encuentre en un medio com pletamente carburante. El nitrógeno tiene una gran solubilidad en el hierro alf~ y por consi guiente puede penetrar y difundir con facilidad en el acero y llegar a pro.. ducir, una vez lograda la saturación, la fase gamma cuando la tempera: tura es superior a Az, figura l. HTI~:SI-.)UIJlUe hacer notar que el contenido de que ra que forme la gamma, tanto menor cuanto mayor el conteni- o de carbono y por siendo los de laminar los mayor de perlita dado ue en el acero contiene alrededor de carbono) son los - ue los primeros cristales de austenita. El proceso continúa a ex- nsas de la a medida que el contenido de aumenta. Cuando el desarrollo de la austenita es para que CO[lstltu~ un medio continuo hasta la superficie, el carbono fija en la r ..:n.... +o.... difunde a su vez. La difusión del carbono es mayor que la del nitrógeno. De esta manera se hace toda la de las super- que a su vez resultan de nitrógeno y y de composición al eutectoide ternario Fe-C-N. Como se ha dicho, este %X;,~"..A",O de calentamiento hasta 9+------------, TABLA FIG. 10. Profundidad total de t'!CH"hn,nlj-rll ..a", en función del de peI'm normal 815 para núcleo 870 oC 815 oC 770-790 para reducir distorsión 815/8401 780 ± 60 min 15 min 60 min 50 min 30 min 880 resto a 840 oC 20130 min 800 máx. 10 min30 min 120 min 60 min 91 150/180 min 93 40/50 min*' 48 min** 86 120 min6 7 HORNOS DE CAMARA CERRADA 10 24* 7 Piezas estampadas Ejes. Hidrocarburos introducidos por goteo. En la carbonitruración gaseosa, como en todo tratamiento térmico l no sólo debe observarse la constancia de la COInpOSlClón . gas, sino que es indispensable para .ntener la circulación uniforme en torno a todas piezas que consti- ren la carga del horno. Es menester que la ventilación sea ú .......~n.. r>n ~a obtener profundidades idénticas, no obstante que la carga sea com- :ta. Por otra presente que puede el temple di- to desde al concluir el ciclo del tratamiento, las tienen ~ mantenerse bajo las mismas condiciones de hasta al- Izar la temperatura seleccionada para el temple, si es que difiere de la I·r.r"r.~.. rln en cuenta las consideraciones etE~ctlla(las tas alternativas que ofrece la r>nl..hr..... '·l-ro-tl',..nr>,A.... ;raciones del de ceIlté:SlIIlas i milÃmetro y a la nn""","''',.r1 ¡de tornillos, nas como las proporciones de gas .... ".......0.:.4'-4 = 0,07%, = 10%, gas =ca = 30%, gas natural o = La curva B tiene las mismas caracterÃsticas .LJ.u .... .Lra que para un gradiente de concentración me austeul1:a inmediata, mayor utili zar (separado del geQ. mezcla gaseosa: La mezcla debe ser llevada a alrededor de 600 oC antes reacción con acero. La carbonitruración gaseosa también se en la actual mediante el de un lÃquido compuesto con todos los elementos ....orn â¢â¢â¢uru el La trietanolamina por la cámara horno, necesidad de de amonà En la 11 se han una serie de curvas, donde se mu cómo varÃa de residual en función de la profi dad de de acero S.A.E. 1020, tratado a 760 oC du cuatro en una atmósfera con 10% de y 10% de y templado en aceite. La curva a un ciclo durante el cual se mantuvo el de = 10%, gas natural o CH4 10%, gas soporte 80%. soporte o portante puede obtenerse pasar entre sea natural, sea propano, mezclado con aire en la rel = 7, un catalizador formado por o ladrillo fraetarios porosos, saturados previamente de de nÃquel, seca 100 calentado rápidamente en una corriente de aire alred de 350 antes de utilizarlos. La aproximada del producido es la viene evitar en que en razón de su objeto oelrseguldo. Bever para de 790 oC la cn".... "-,.Y\T composición de gas: 406 UIJAAvUU. a los aceros carbonitrura- de la carbonitruración 407 0,01 mm o'----+---..,¡---+-_+-_+-_+--'-"_....... O de todo el ciclo. Flujo de NH3 en todo el ciclo interrumpido luego de 2 horas Flujo de en todo el ciclo enfriado a -75 oC luego de temple en aceite lntArrllrrlnlf1n luego de 2 horas Temple directo con enfriamiento continuo. en dos C"',:lIJ'::.to. Revenido. enfriado a -63 oC La curva e el andamiento de la de la auste- residual manteniendo el flujo de amonÃaco todo el proceso, ro realizando el en aceite ya continuación se enfrió a -75 oC. La curva D señala distribución de la austenita que se ha ucido interrumpiendo el flujo de amonÃaco dos horas y directamente a -63 oC. El artificio de suspender el flujo de UUJlVA44U...'V durante un determina- al una solución para la reducción ......",."0......... " .. de austenita residual. 11. Austenita residual en función de la de carbonitruración acero S.A.E. 1020 tratado a 760 oC durante 4 horas en atmúsfera endotérmica lnalUeCIQ.a con 10% y 10% en aceite. FIG. 12. Curvas comienzo y fin descomposición isotérm de la austeni Acero Cr-Mo: C = 0,3 Cr 1,2%; Mn =0, . Mo 0,;35 Ni =0,3 Austenizado a 810 0 lh30mi comienzoAustenita El temple directo con enfriamiento continuo do en aceite a ambiente, en a 80 soluble en agua, en un lÃquido acuoso enfriado alrededor de -20 o en medio, a -60 oC. En el enfriamiento directo continuo las se templan desde temperatura de carbonitruración o de la seleccionada, para lo cual el d censo se efectúa dentro del horno en las condiciones normales del proces El temple en dos se efectúa de la siguiente forma: la etapa: Enfriamiento en baños de sales fundidas para lograr transformación isotérmica del núcleo. 2a Enfriamiento inmediato continuación del anterior) aceite o en agua. Para aplicar el temple en dos etapas, siguiendo los lineamientos puestos por Pomey se procede de la siguiente forma: el fin de producir transformación isotérmica del núcleo, es evitar que en los aceros semi ros, la ferrita proeutectoide se separa en forma grosera. Para obte una perlita laminar fina o muy fina y mismo una troostita, el ~.~fr miento a continuación de la carbonitruración se hace introducienqo pieza rápidamente en un baño de sales a temperatura intermedia el da, que corresponde a la de máxima velocidad de transformación de perlita (perlita laminar) o bien un poco por debajo, con lo cual se pu: obtener troostita. La selección de la temperatura o estructura result debe estar de acuerdo con las caracterÃsticas requeridas para el núcleo. El tiempo de permanencia en el baño de sales está dado por la abs sa correspondIente al punto figura que es el necesario para la ducción de la transformación total de la austenita del núcleo. se en 409 Qnl1FH·~"""'L1 con dos .lJ.U.cUJ,ua.uvo. las pr()pl'ea,lQt~Sde la capa carbonitrurada. ~_.~-_.~.._ .._------------------------------ Modificar, de acuerdo con los re(~Ul3nmlen'tos del uso, las caracte- rÃsticas del núcleo. las carbonitruradas a altas son más OU,~""vlJlIl.UH:;Ode revenir que las tratadas a El de revenido oscila entre una y dos y de acuerdo con la de la carga dentro aún ser mayor. El rango de ternpl3ra.tUlras rAnnnt::>"r FIG. 13. Acero 8.A.E. 1020 carburado y carbonitrurado influencia de la temperatura d~ revenido de la cara ,., h,,,.... +- .... ' ..."rin caso del mismo acero ~n.~ _nr 7) Curva Jominy del acero carbonitrurado En la figura 14 se han trazado las curvas de Jominy correspondiente a la composición de la capa superficial carburada y carbonitrurada a tres tem- peraturas distintas: 825,875 Y900 oC de un acero al carbono de C 0,10%. 411 FIG. 14. Curvas Jominy correspondientes a la composición de la capa exterior carburado y carbonitrurada según los casos a 825 875 oC y 900 oC de un acero al carbono de C =0,10%. 2 16 20 24 1/16 pulgada lo que produce difusión del y por ende reduc- ción de su concentración. e) Sucesivos revenidos. d) Enfriamiento a cero, luego del temple en con lo cual aumenta la cantidad de austenita transformada en mar- tensita. 70 60 50 40 30 20 10 O 4 8 Del cotejo del andamiento de las cuatro curvas surge bien a las cla- ras, el efecto del nitrógeno sobre la templabilidad de la .capa endurecida. Cuanto menor es la temperatura de carbonitruración mayor es la tem- plabilidad de la capa. En la figura 15 se hace notar el efecto del contenido de manganeso y del tamaño de grano sobre la templabilidad de un acero de bajo carbono carbonitrurado a 870 oC durante tres horas. La templabilidad fue medida en base a la extensión de la zona endu- recida de una probeta Jominy hasta una dureza de 50 Rockwell C. Ventajas de la carbonitruracián Teniendo en cuenta todo lo anteriormente expuesto, que contemplan pf(}pllea(la(~S de los constituyentes de la carbonitruración, se geno. Posibilidad de templar a tem raturas más durante tratamiento, con la ventaja poder enfriar, desde la tenipe tura de carbonitruración y fa bilizar con ello la reducción consumo de energÃa del horn simplificar la operatoria. 3) Utilizar menores velocidade con lo cual se redu los peligros de distorsiones, beos, agrietamientos y rotu por temple. 2 4) pueden considerar las principa de este tratamiento, fre a la carburación: 1) Aumento de la templabilid a la del nit Distancia al extremo templado en 1/16 o 4 8 12 16 20 24 1,00 1,50 1,20 una mayor la corrosión, al desgaste y a presumiblemente debi a los compuestos formados so la superficie tratada. 5) Desaparición de los puntos blandos, quP suelen presentarse en carburación. 6) una dureza superficial mayor que en la carburación. 7) Posibilidad de evitar en muchos casos, el rectificado de las zas, debido a las menores deformaciones que se producen y ello reducir la profundidad de la capa endurecida. S) Teniendo en cuenta las bajas temperaturas del tratamiento, elimina la posibilidad del engrosamiento del grano. 9) Siendo las es factible practicar el temple forma directa el horno, donde se ha realizado la carbo truración. 10) El medio de enfriamiento a utilizar es menos enérgico, ya que las se templan en pudiéndose también u aire a 20/25 oC o bien baños de sales fundid Cuando las tienen ciertas dimensiones o mucha masa, realizar el enfriamiento en agua. 11) La dureza obtenida es más estable al revenido, valé decir que capa endurecida ofrece más resistencia al ablandamiento por r venido que las similares de la carburación. FrG. 15. Efecto del % de Mn y del ta- maño del grallo sobre la templabili- dad de un acero de bajo C. Carbinu- trado a 870 oC durante :3 horas. La templabilÃdad fue illedida en base a la extensión de la zona endurecida de una probeta ,Jominy hasta una dure- za de 50 Re. 412 las instalacio- una mayor 16) Recordando que la carburación por carbono se 1""'''''''1'"... ", a temperaturas bastante más que la carbonitruración en al carbono y aleados, pero bajo se requiere como final un temple único o doble también desde altas t-rUYlY'I.o·.."t-,.,T""'" y tratándose de aceros al carbono, generalmente el enfriamiento se realiza en agua. Este tratamiento termoquÃmico, como ha dicho en su oportunidad, tiene esencial aplicación en aquellos casos en no se espesores de capa conside- rables, dado que piezas estarán sometidas a fuertes presio- nes, choques, efectos de entalladura, procesos de por frotamiento, erosión y para aquellos elementos de má- quinas en que se requiera un núcleo tenaz y cuando cierto grado de deformación no un factor de rechazo. 17) La carbonitruración, como ya se ha se basa sobre la ob- tención de espesores de menores y logra- dos en condiciones de temperatura y tiempo más moderados, a valores tan bajos como los comprendidos por debajo de y por encima de 590 y a la utilización de aceros de medio carbono y aleados, teniendo como tratamiento fi- nal un conveniente temple para lograr un estado bainÃtico del núcleo, con lo cual se obtiene además de alta dureza superficial y mejor resistencia al desgaste, aunque a veces se sacrifique un tanto la tenacidad del núcleo. En el caso de piezas de formas complicadas, irregulares o disimétricas, con el fin de reducir las se suele un tratamiento con transforma- ción isotérmica de la perlita del núcleo. Cuando realiza la carbonitruración a bajas temperaturas, que es conveniente para muchas aplicaciones y en particular para aceros de mayor contenido de carbono (aceros duros) en virtud de aquélla, el núcleo no alcanza a austenizar por encontrarse en un rango de temperaturas como máximo es apenas inferior a Por al el el núcleo no sufre al- teración y no de tratarse de procesos la ..... 0...,1""...., endurece notablemente. Vale con la en el campo de las y con tiempos breves de 15) Teniendo en cuenta las temperaturas de nes sufren menos deterioros por acción del economÃa en el consumo de los aceros aleados por los al "vLLL siendo ID será fino y por CapÃtulo XIII CIANURACIÃN La cianuración puede tener por finalidad ......."'............vu de los '-' ... ¡.;." ........ '-" .... V~AJ Los ......-~Lr...r_::.".¡.ya"L'-"J factores que intervienen en la cianuracián son: Producir una dureza n.",",,,,,"'hrn una buena resistencia al ael,gtlStlB. c) ambas caracterÃsticas sobre SUlpeI'11CleS no rectificación o bien alabeo o distorsión compatible con b) del tratamiento. c) o duración del tratamiento. Tratamientos térmicos finales. e) Productos a tratar. 2) Objetos de la cianuración La cianuración o carbonitruracÃón o es un trata- miento que consiste en un producto o,r1o"l"'1l'rn"'t>n durante cierto a una sobre el punto crÃtico Ac¡, en un medio capaz de carbono para luego en- friarlo en agua, aceite o baños 3) Factores de la cianuración el cianato se descompone en: + 2 NaCN + 00+ 2 N. ~ NaNCO. + (C). se ha el cianuro que LlC-J.J.U1lLJ.U.V al oxidarse nuevamente. NaCN + 4 NaNCO--1' Por acción de la (3) 2 CO Como se producir el Cementantes. Proceso de la CLanuración básicamente está vVJU."""""U.U'V por mezclas s del tratamiento está por ci ro de no que la de y monóxido de bono se produce como consecuencia de activos que dan reacciones en el baño. El cianuro fundido en contacto con el se oxida y da la del baño a que a su vez actúan tes reacciones: El carbono naciente es el que se absorbe y difunde en el metal, mismo que el nitrógeno, para formar carburo y nit de hierro. La cianuración del producto siderúrgico tiene lugar entonces po acción del carbono naciente, mientras que la Ditruración por el nitróge formando como se ha dicho respectivamente, carburo de hierro y nit de hierro. La actividad del en lo que a la acción se refiere, ligada a la velocidad conque se produce el cianato y descompone, tal e mo ha indicado en las reacciones quÃmicas. El contenido de cianato no debe ser superior del 3 Uno factores de gran influencia en los resultados obtenidos tá afectado por la temperatura del tratamiento. 1 se puede con la I'a,.. hl·'1"''3l'li1,n fundidas, la se caracteriza por tener una cantidad de nitrógeno y menor de que las con aquel tratamiento tel"mI001111I1nIC:0 En la tabla de valores 1, se indican las COlnp'OS]lCl()nf~S calidades de cianuro de sodio comercial. 30,0 40,0 30,0 30 (b) 625 oC 45 (b) 570 oC Calidad 75 (b) 590 oC 97 trazas 560 oC 96198 (a) e N incorporado TABLA L FlG.L Sólido cristalino blanco. Esta calidad también contiene cianato de sodio y 0,2% hidróxido de sodio (Na0H); no contiene sulfuro de sodio (Na2S), Mezcla blanca. 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 1) por carburación por sales carburadas. 2) por carbonato de sodio y cianuro de sodio. OMPOSICIONES y PROPIEDADES DE MEZCLAS DE CIANURO DE SODIO (A.8.MJ 0,0127 0,101 30 min por: 40%. 25/50%. fl¡spe¡,or de capa en mm, obtenida por inmersión de: 0,006 0,04 15 min TABLA 2. NaCl 20/40% ~30% NaCI = 30% de cianuración oc 704 760 816 871 de los baños para "'~¡:;;;.U.~'vLA'U,"-U lÃmites: Una lU';:;LJ'-J.U de uso corriente está 3 b) c) Temperatura y tiempo de duración del tratamiento de cianuración varÃa entre 760 y 870 oC. Las temperaturas menores se utilizan cuando se desea lograr un distorsión mÃnima, dado que al templar el núcleo se encuentra austen zado parcialmente, mientras que las de rangos se empIe cuando además de elevada dureza un núcleo ca una mayor y resistencia. Los de cianuración más usuales están comprendidos entr 30 60 minutos. la tabla 2 dan los valores de de capas para U.LOl;UL'l;a telrnr)ératlJr~lS variables entre y 45 minutos, en una un acero S.A.E. 1020. Las sales de carbonato y cloruros se adicionan dar fluidez al b ño control de los puntos de fusión de las U.L y re- %N y del tiempo de carbono %C Análisis de 100 min a temperatura 100 mÃn temp. capa enmm 0,076 0,089 0,089 15 min El material tratado tenÃa un espesor de 2 mm; el contenido de cianu- ro del baño comprendido entre 20 y 30%. Las de carbono y determinan mediante análisis sobre la parte externa la capa cianurada. En la 2, se han trazado las curvas que muestran el efecto de la cianuración sobre contenidos de carbono y nitrógeno y la obtenida sobre un acero S.A.E. 1022. El tratamiento se ha sobre un acero S.A.E. 1022 durante una hora en un baño de con 30% NaCN a 871°C respec:tI vamente. Las determinaciones de carbono y efectuaron so- bre muestras enfriadas al aire desde la del tratamiento, mientras que la dureza fue medida luego dell"arn'-"in El contenido de cianato fue: para 816 para 871 De los rrr~:lnl'nQ que indican los contenidos de carbono de las capas se que el tratamiento a más teI1np(jratUJ~a (816 OC) acusa una mayor proporción de carbono y ni- '''''''''0'''1'' que los dos restantes. 871°C el contenido de carbono y es más dunda en una menor de austenita retenida en la onl'"\nT'"h "-14 .....~~ r"--1 mm O 0,12 0,25 0,37 0,5 m distancia debajo de la superficie '"~ ') i'-- -. oliIl \ i'lr--.. .. ~ ......,. ~ -- 1'. ~ Ite... 1 hora a mm O 0,12 0,25 0,37 distancia debajo la superficie ~ \ ~ t-- a .. \. ~ --¡--. 4 1\.. \ 1...... I~ ~ 1....... 1 - 1 hora 816 30 O 0,12 0,37 distancia debajo la superficie 0,80 O 0,60 o e 0,40(1) 13 0,20 ° z 0,60 o e 0,40(1) '13 o 0,20 a.. o z 100l() ..... a: 90 0,147 0,106 0,101 0,101 0,101 0,101 0,114 un medio menos enérgico y obtener elevada dureza su- cuando de el de que da lu- reTl "".uuvU,"'''HJl....,"'.....~ ...""n. a la fundición maleable con el en este caso, de de dureza elevada. El contralor de la dureza como del espesor de capa nnnllY"ü,">rt realiza de la misma forma que para la La dureza puede variar en una de 40 a Rockwell C. La del núcleo tendrá un valor acorde con dades del uso y del acero utilizado. ReferencÃas: Metal handbook. A.S.M. CapÃtulo XIV que es oOt;enma sin NITRURACIÃN tener entre Producir elevada dureza "uu-..n,rT''''' nor '"'v.... t ......v. 1) Definición 2) Objetos de la 'nitruración La nitruración de acuerdo con la definición del comité de la junta AFA, ASM, ASTM SAE, es un proceso de endurecimiento superficial en la cual aleaciones usualmente de composición son ca- lentadas en una atmósfera de amonÃaco o en contacto con material nitro- g'e~na.ao para producir una por absorción de .......-voi"'...", ....'n temple o final. La nitruración puede realizarse de dos Tn.-rn¡;,. a) Seca o gaseosa. b) Húmeda o lÃquida. La nitruración seca o gaseosa consiste en calentar un acero o hierro fundido de composición durante varias horas a en- tre 500 y 590 oC en una atmósfera de amonÃaco capaz de f'orilo:rllo no activo o naciente para producir por su absorción una dureza 011"'\0..-1'"1- cial muy elevada sin temple final. La nitruración húmeda o lÃquida consiste en calentar un producto si- derúrgico en un baño de sales con base de cianuros a temperaturas com- prendidas entre 525 y 600 oC cierto tiempo, minutos o ho- ras para superficiales que el en vO~JC;\"U;lJ. de útiles, etcétera. factores que influyen en el proceso de nit de la nitruración gaseosa f) notablemente la resistencia a la corrosión. MÃnima distorsión o alabeo de las nal de nitruración. h) Salvo casos muy '-.U''-,",VHU'-''J. mente rectitlcadas, rectificado final. Resistencia al tJ'""" .....v"'J, entre los que tn, con metaL d) tendencia al engrane, condiciones deficientes de lubricación. e) Aumento del lÃmite de resistencia a la duce la sensibilidad a la entalladura. La nitruracián realiza mediante el calentamiento de aceros diciones entre 500 dentro del estado alotrópico en un medio o fuente activa de durante cierto tiempo, de acuerdo con el material y espesor capa Con el fin de tener elementos en solución mo Entre los cÃón citan: a) Cementante o naturaleza del medio nitrurante. b) Composición del metaL El producto utilizado, en aceros como hierros fundidos, debe ser de una composición en cantidad naturaleza de los que lución sólida pueden formar nitruros. c) Temperatura del tratamiento. d) Duración o tiempo del tratamiento. e) Hornos para nitrurar. :3) Factores de la nitruración ~ ...'''T1C'1n.n de por reacción difunde hierro alfa a por debajo de 590 oC. El ,amonÃaco, de suministro del naciente o .... +-" ...... ,'" elevada temperatura, se de contacto ex- rna del metal, de acuerdo con las reacciones: (1) (3) la reacción al el amonÃaco en nitrógeno e U"'-'LUJlvV, estos elementos son inestables por pa- an con mucha siguiendo el camino por las eXlpn~SH)nE~S 2) y al estado molecular estable; ambos constituyentes en estas con- iciones son inertes. El nitrógeno, en el breve tiempo que se mantiene al estado atómico, s susceptible de reaccionar, ser absorbido y fijado en el hierro alfa del roducto Por lo para una nitruración y constante nitrógeno atómico, lo que solamente un flujo permanente y constante de manÃaco en torno al metal. De acuerdo con esto, en el interior de a caja de nitruración o en el contenedor del horno, es fundamental man- ener una real y efectiva circulación de amonÃaco a lo de todo el roceso. Dentro de las temperaturas a que se puede disociar el amonÃaco, ra 1, el hierro cataliza esta disociación y el nitrógeno atómico entra mo elemento de inserción en el hierro alfa o gamma dando lugar a la rmación en la al nitruro de hierro Fe4N (compuesto frágil de onformación a la E (solución sólida de Fe2N) los asos. A medida el proceso avanza, en las capas más periféricas se en- antrará el nitruro de hierro ubicado en los planos de c1ivaje o des- izamiento de la ferrita y sobre todo en las juntas de los granos; más ha- Ãa el interior se tendrá una solución sólida de inserción de nitrógeno en 1hierro alfa. Los nitruros de la combinación con el hierro, tienen la rma de que pueden alcanzar su pn~SenC]la ndurece un tanto al hierro y al acero extra dulce, pero confiere' fragili- d a la capa nitrurada. El proceso asà desarrollado serÃa insuficiente para lograr el endureci- iento elevado requerido, sobre todo se verÃa reducido por la coa- scencia del formado y del de hierro estudios realizados por lo llevaron a la conclusión de que la resencia del cromo y en '-'kJIJ'-'''·J.UJ. del aluminio en la modifican ustancialmente el a durezas muy sin ne- esidad de "'-'J."¡J.l'-' o orn 11l",nn de disociación equilibrio de combinación Diagrama N + H que la dureza obtenida no uVILU....LA'"' â¢â¢ v~ nitruro en sino de la acción que N 1 Zona de temperatura conveniente para la nitruración, Diagrama hierro-nitrógeno difusión del desde la varÃa considerablement con la del acero y la ternpen:ltllra del tratamiento y produc modificaciones muy importanfes en las del tal. Los átomos de aluminio forman con la ferrita una solución sólida d sustitución no tiene movilidad a la temperatura de trabajo. Si se re- cuerda que nitrógeno inserto en la red de ferrita difunde, en la difusió combina con el aluminio para constituir en el lugar una molécula de ro de aluminio muy aun a altas (1100 OC). esta manera en del todos los átomos de aluminio de las se transforman en de nitruros diseminados seno de la red de ferrita. En otras moléculas de .... '1·...11 .."" son como alojados en el la red mismos producen sobre la red atómica del hierro alfa. En lugar un bloqueo de planos de c1ivaje o del dichos n,itruros, que en función de su gran dimensión, con ..oer.o.,," malla de la red bloquea y produce distorsión o deformación más o menos regular de la red atómica. En virtud de la fineza de esta repartición, casi todos los planos de deslizamiento están inmovilizados o suprimido el des- lizamiento en los granos y de esta manera el endurecimiento estructural alcanza su más alto valor. Esta estructura presenta cierta similitud con la martensita. A modo de sÃntesis se puede decir que algunos planos de c1ivaje del hierro alfa, se encuentran bloqueados por el nitruro mismo y otros por la distorsión en las proximidades de las moléculas. El aumento de volumen consecuente de la formación de ni- truros de aluminio, desarrolla tensiones de compresión en la nitru- rada, lo que aumenta la dureza y la r~sistenciaa los esfuerzos de Las tensiones desarrolladas, no obstante la elevada temperatura, al- rededor de 500 son muy elevadas y esto se explica por el hecho que tanto las tensiones como el endurecimiento estructural, que se opone a la ----,1------ de las se desarrolla durante la nitruración no en el proceso posterior de enfriamiento. Sucintamente se puede afirmar que el endurecimiento que se obtiene en la capa nitrurada no sólo de la modificación estructural sino también de las tensiones de compresión elevadas. De acuerdo con lo expuesto, el mecanismo de la nitruración, donde la penetración tiene lugar en el hierro difiere funaamentalmente del de la carburación, dado que mientras en que al carbono soluble en el metal base al estado de solución sólida austenita, es capaz de avanzar gradualmente desde la periferia hacia el interior del metal de acuerdo con las de difusión, en la nitruración la combinación insoluble y es- table del nitrógeno con los elementos especiales que contiene el producto dificulta la penetración. como lo expone Pomey, "durante la progresión de la nitruración los átomos de nitrógeno activos absorbidos son forzados a penetrar en una capa saturada y de un espesor constantemente aumentado. El nitru- ro de hierro, de formación temporaria puede efectivamente actuar como vehÃculo intermediario para el nitrógeno; pero el hecho de que la acción nitrurante no penetra muy profundamente en los aceros especiales (aún sometidos a nitruración durante tiempos tiende a provo- car en el estado comprimido producido por la fijación de los nitrurosde elementos especiales presentes, una fuerte resistencia ulterior del nitrógeno por intermedio del nitruro de hierro". 5) Estructura del acero nitrurado En las Fe-N y esqrue]matlZ~iaO respe(~tlva,m,-, ...L'V'-' eutectoide N Ferrita EutectoÃde (Fe/G/N) (a ~ Ferrita con agujas de nitruros ¡solubilidad a temp. ambiente =0,01 % solubilidad a temp. 590 0,42 % Fe-N (Lehrer) ..FIG. de la nitruración un realizada durante cincuenta horas distintas teInper.atllra 500 aeÃ;;ptleS de la nitruracián de un acero 50 horas) Fe o. N y Sol. Fe i Sol. Sol. sol de EutectoÃde: Fe o.. E 1,5,....-.-----------------, E La capa nitrurada está constituida por dos zonas distinlas: en la riferia los elementos de formar ~,t-''''H''('''' han sido convertidos nitruros su espesor, qu blan- 801a- UUn,Ulg111r con V'LI.'u.ú\...U el hecho antes de mm, en to- por rectificado.do de que impliquen un aumento más allá de este punto consti- un medio para incre- mentar el de la capa lJlanca sin espesor de la capa interior. La concentración de nitró- en contacto con la super- del acero, el sor de la blanca en función ciación de amonÃaco. En el ciclo de una la disociación se mantiene al- rededor del 30%. En el proceso de dos eta- FIG. 4. Estructura de la capa nitrurada de nitralloy 135 modificada, producida por ni- pas, tal como se indica en la truración durante 48 horas a 525 oC. tabla de 1, la disocia- ción de amonÃaco en la primera etapa realizada a 525 durante 5 horas, se mantiene alrededor mientras que en la siguiente a 565 oC la disociación está entre 83 86%. Las condiciones de son necesarias para mantener una capa La muestra una realizada por este último proceso. eSl0e~;or de la capa blanca excede de mm, es h·..,"1". y en consecuencia a raÃz de estos inconve- nientes y teniendo en cuenta que el espesor de la citada es mayor con el de una debe la neceÃ,wau de el de la cuando un exceso de 'U'-''-' Si se realiza el ciclo factible final el caso es cial de tolerancias muy p dado que el espesor la blanca" oscila 0,005 y 0,010 mm, no quebradiza ni Clu.'~"~""".lUle desprenderse. En estas ca diciones las caracterÃstica de fricción de la citada son asà como buena la resistencia al mejoras.e resistencia a la t>rnr"T'n.cn¡'"" TABLA L Porciento de en horas disociación horas 5 15-25 O 5 15-25 5 83-86 5 15-25 20 83-86 6 15-25 26 83-86 15-25 42 83-86 Primera etapa: 525 oC naturaleza del medio cementante los factores de la CICLOS TIPICOS DE NITRURACION EN DOS ETAPAS. mm 8SlJeS()r de capa 431 U..H_"V''- 1,00 0,15 Aceros para nitruracián 1,15 0,41 0,35 1,00 1,00 Cromo Aluminio Molibdeno Vanadio Carbono Silicio Elemento TABLA COMF'OSICION DE ACEROS PARA ENDURECIMIENTO POR "'nv.-,,,,n de cada elemento aleación sobre el aumento de tal nitrurado indicado en la 6, debida a French y Hf1,TTldPrt\Q"~ Con el fin de mantener los de las del núcleo, r sultantes del y revenido es que la por en ma de del Con el objeto de mantener un tamaño de grano no.nllC1.... r. cionar un de vanadio. A los efectos de la tenacidad del núcleo, luego del temple y venido, se conveniente un contenido de carbono de alrede de la adición de aluminio, cromo, vanadio molibdeno. úl un dada sensibilidad del n UF,JLU.UlUU. de se tiene en cuenta que el tratamien realiza las temperaturas, dentro de que se manifiest Por una adición de alrededor de molibdeno suficiente para salvar esta eventualidad. Con referencia a la cabe recordar que tanto la prese de vanadio (en de más de como aluminio vU. .....vvLL la del En este CYY"'\T'r'~ la acción del cromo, manganeso y En la tabla 2 indican las de de los aceros utilizados en ciones de para nitrurar. horas y el en- tra,UucIdla a Bri- 4 Elemento de aleación Al:::: 1 a metal a la teIl(lpE~ratm~ade de- para otros aceros. .."",¡ror>, ron no tiene que ser inferior a LJo!mlDmncllón quÃmica. Cr 1,0 a 1) Acero. b) Tratamiento térmico. 850 oC en agua. Revenido: 550 oC. Las mayores durezas tenacidad de las cuando la estructura del núcleo, del TA........... A está constituida por teniendo los buros uniformemente distribuidos en una matriz A tÃtulo ilustrativo se dan valores de las caracterÃsticas obtenidas en ciclos completos de nitruración: e) CaracterÃsticas mecánicas. 85/95 az 65/80 :::: 20/17 p :::: 18/15 lFtTrl"'F>TlrtL. Dureza medida con el sistema Vickers nell b) Dimensiones. Diámetro exterior: 125 mm. Diámetro interior: 100 mm Longitud: 250 mm H 1100/1200 LJ>JtJ'-"""U'- de la más usual 0,5 mm. Este acero si es corriente para aplicación en se mejora, en virtud de lo dicho en su oportunidad, con dedor de de molibdeno. Mn = 0,6% V trazas 4,5 8% Si = Al= (Jt kg/mm 2 37 48 47 Composición quÃmica. =2,60%; = 1,38~); P 0,096%; Cr Después de colada Al estado recocido Luego de temple y rev. c) Temperatura del tratamiento La de nitruración debe ser cuidadosamente SeleC(~lmla.; si se tiene en cuenta que está estrechamente vinculada con una de que de no tenerse suelen perjudiciales. Entre las principales se mencionan: 1) de los nitruros que forman. Coalescencia de ciertos de la capa r"1- ..."' ....',.~ que implica disminución de la dureza. c) Tratamiento térmico. Recocido: como la aleación es autotemplante se ha practicado cocido con enfriamiento lento dentro del horno y mecanizado. Temple: 850/875 oC en aceite. Revenido: 650 oC. El revenido ha sido prolongado con el objeto de el minar la deformación luego del nitrurado. Nitruración: 80 a 90 horas a 510 oC. CaracterÃsticas mecánicas: Fundición. En el hierro fundido es importante, como en los aceros, la presenc de los elementos de aleación (aluminio, cromo, molibdeno, etc.) y adero debe tenerse bien en cuenta la proporción de grafito y la forma. La forma esferoidal es la más conveniente y apropiada. Ciclo para camisas de cilindro de motores de combustión interna. 484 que para dos rn...nn,o....".rl1T nitrurada en función del 1 Mo %. Acero renlpl,láO re::U12:aooa con el proceso en dos utilizan para realizar la nt1·Y"ttY"Q,,,.,A,n caracterÃsticas bien detmlld:as, Z LO (i) ~ 8 ü o a::: ctl N ID :5 o 75 e) Hornos para nitruracián FIG. 8. Dureza en pnnunoloalo 70'.J......-o-....l--_......t...-_-J-._-~----!.-_--I._----l~ Los hornos reunir una serie 1) revenido a 675 En la 8 han graficado los valores cOl~eSpiOnl[lle:n reza obtenida en la profundidad la capa un acero aleado. 9 a las curvas DenetnlClOn-Q1Llrl~Za aceros nitrurados durante 48 horas con 30% de amonÃaco Ul:::¡U(,;Jlauo. La nitruracián mantiene la con a la celrne~ntaC]lÃn telTIOler:atllralS más como en la AISI4140 AISl434085~';'::";"~e..:...--- Mn= Al 1 437 0,25 0,50 0,76 penetración en mm 500 oC400300200100 Acero n~rurado ---- r---....~ /1. ......~ 1111J/", ~ 1200 100 i!? 800 (l) .:s:. ü 600 :> z 400 200 O Denel~raClO'n-.1UJrez;a de cuatro aceros, nitrurados 525 du- de amonÃaco disociado. FIG. 10. Variación de la dureza de un acero Cr Ni cementado y templado y otro nitrurado calentado durante 24 horas a diferentes temperaturas. La circulación forzada del aire ~a.u.c;J..LI,,'C;, del contenedor o la es también muy rar un calentamiento eficiente y uniforme en todo el horno, en si se tiene que la transferencia de ca- lor se fundamentalmente por convección. La forma más conveniente de generar la circulación proveer al horno un ventilador accionado con motor eléctrico. Tanto los materiales del como los cOllte:ned.OJres deben construirse con aleaciones que no lnt·cu·'¡rO..... N" proceso de como que favor cen el incremento de la disociación del amonÃaco y por con el consumo, con lo cual el proceso resulta más costó comentario debe tenerse constituye unf: tor de importancia, tanto punto de vista econó co como resultado final del tratamiento. Cada cuatro horas analiza el amonÃaco a la salida del contenedor medir el p celllt::ile U"'~V'-·"u.'""v, con lo cual se la Los o donde se cargan las lJlt:¿d'~. rán dentro del contenedor o como para hOmc)genea de la atmósfera nitrurante. Los hornos para nitrurar deben para VJ."/UF'uu,vO y estar de contralor automático de tem con preferencia munidos de sobre tod6 la prolongada duración del 11) Las cubas o suelen de distintos saber: De su rendimiento comportamiento es bueno, el refractario no contiene hierro y posee relativamente ha de aire. 9) los hornos son por resistencias Olil,,.,i-,.,,.., cual se logra una mayor constancia de ternpier:atllra 8) 5) ln(~or:lel, nÃquel puro, .L..UU'A.!UldUH::: 35/15. El más es el aunque de un uso muy prol comenzar a disociar amonÃaco a excesiva velocidad. Un fe "' ......,~ .....:.t~ ocurre con las otras aleaciones. el fin de restaurar la condición de es verlo al estado se los somete a un calentamiento a 900 d rante varias horas en aire normaL Luego se le aplica un arenado a tD la se el en una atmósfera oxidante U ....4V'-'·~ ~~;u esmaltado tiene muy constituyéndo LerleCLOr inerte Sólo o deterio o ac 439 FIG. 11. Instalación de un horno para nitruración. escape de cesto de trabajo disociador motor-ventilador 1) o tubo de de amonÃaco. Horno eléctrico a resistencia con de me- diante un 3) Contenedor o cesto de trabajo, sellado o con cierre hermético. """,·.nr.n de control automático de y Equipo de control de flujo de gas. disociador de conectado a la fuente n ...t ...na.at1. arrlOrnaco, con el fin de producir alta disociación terminadas velocidades de flujo. [.~;-:-~~ :tI: I resistencias de calentamiento cámara de nitruración ventilador entrada de gas Los aceros al carbono de de carbono o bajo) no son utilizados dada su ca1pa ll:lU.au amonÃaco. Pueden constituir como retortas o 0('\''''('\'..... ...,.0 altados o bien cubiertos con una pintura consistente de silicato sodio. El cobre desoxidado un metal que satisface as por el pero lamentablemente a la teIJnPE~ratul·a ene baja En la figura 11 se ha esquematizado una para nitrurar mpuesta de: Mecanizado final t NÃtruración Reeti cad ~ Quitado de tensiones en el circuito de n .... 1» ⢠c;v.C4L"aL",U""LL'-,U.lJV, de manera para t Recocido ~SQuerna del prc>ce;sacl0 de aceros nitrurados. Mecanizado grueso ..",.n,.,,,..,,, ........""I-nl"r"'... ciertas áreas de nitro lHGU1.'-'",,,," con las caracterÃsticas del par ....L;;;⢠......n"" delos medios: Revenido para propiedades núcleo 8) Protecciones para evitar la nitruración partes de las piezas En la 12 se ha el procedimiento a pa el tratamiento de de acero que serán sometidas nitruración. el mismo dos ciclos de IJV,Oll.,,'J.LJ.u.auc;,.::l. 7) .......-"...1t"'I> ..... -a·l~]L....,...... de las piezas para nitrurar 440 y con con 'Vu ..'u..""'V, el metal rtOl"tAc"'I",,.r!r. ser nitruradas. estar comprendido entre Tratamiento a 10% de Has C"Hr,,::n'''T1E'lO''' .El espesor ae'omnutGo 0,0127 mm. Aplicación de una pintura constituida de de óxido de estaño en un Cobreado electrolÃtico, cuyo depósito es denso y no poroso. d) Para nitruraciones relativamente cortas o breves de aluminio en silicato de sodio. Los orificios o roscas interiores se con amianto mido y se le la pintura de y silicatado. f) En aquellas que sean de dejar so de para luego quitar con la muela. \'pllcaClon de una constituida por: tres "''''''aL~'V, una de una do de cromo. los tres y diluir en una lución de cloruro de zinc. Esta protección tiene que secarse bien antes de cargar las en el horno. h) Estañado en un baño de estaño puro, manteniendo a alrededor de 400 oC. Se utilizan también aleaciones de plomo y estaño. Previo al las tienen que ser bien Ue(~aplauas. 9) Ventajas de la Con respecto a otros tratamientos de endurecimiento en la carburación, la nitruración presenta las siguientes ventajas: Obtención de un endurecimiento directo en el tratamiento termo- quÃmico, sin de final ti otro tratamiento térmico. b) El tratamiento se realiza a telnnenitU y por COIlSHnuenl:e instalación es bajo. c) El proceso Las deformaciones finales son de pe(~UEma uu...¡;:;, ...... " ...."", SU:SCE~ptl- bIes determinar con casos utilizar las ficación o laPIIUélGO El aumento considerable de dureza está "'tunn·ror.rI los más elevados obtienen por enldureClIDleIlto de un n1"'n.rin",rr, "'1rlo1"'1'1"''''''''''' 10) Nitruración en baño de sales nitruradas es C!l1.'\aY"''''''' coeficiente de frotamien tensión de rotura y el proceso en su n .....o ... ,,1"1''''' ... se mantiene ..........lT"f'Jr·r>rulo TH"'''TY\'~''' utilizar resistencias Las caracterÃsticas del reúnen elevados. h) El lÃmite de fatiga una notable mejora, como conse- cuencia de las tensiones de de las capas y de la disminución del efecto de entalladura debido a las rayas o a defectos SU1Pel:11caaJ.es. En las nitruradas se produce una rnc"r......·g la resistencia a la corrosión. El metal agua aire húmedo y vapor. En función de la baja "'-'-"'-'1-"-''' de no obstante lo pr lOrLgaluo del proceso, la LU.¡:,,,U.Aa'J-'VU. sufre menos deterioro. El costo del trabajo es gran limpieza. La resistencia al a8Sg::lS1;e la del acero y "'-".UI-" ..u" ..v. es igualmente favorable. i) 1) proceso consiste en introducir intencionalmente una ClOn cianatos y con preferencia airear el baño manera una fácil renovación del cianato. Estudiando la del cianato sobre la resistencia a la fatig se ha a la conclusión que ésta se notableménte en for lineal hasta un 30% de cianato que se eleva hasta un 35% donde pe manece estable. La nitruración en baño de nitruración húmeda o nlt-.., ⢠..-",."", es un tratamiento termoquÃmico que fue a punto por y consiste en aumentar el rendimiento muchas herramient en general, etc., por tratamiento de los aceros en bañ de cianuro conteniendo fuertes proporciones de cianatos. Este que se aplica a de acero br cas, herramientas de forma, tiene la aumentar el rendi miento de las mismas en 100,200 Yhasta un 300% de acuerdo con el de herramienta y a realizar. Cuando se trata de acero dulce o SelTIH!U¡"O no se obtiene un aumen considerable de la Ãn ..."'''.... una muy importan COllQ]lCl()nE~S de trotalnlEmt,o, de la resistencia a corrosión y a 1 442 443 por este trata- 'AJJ,U",.~~~u.'-'J".a~ asegura una, buena prc)tecclón contra el baño inicialmente está constituido por 50% de cianuro y 50% de cianuro de IJVL'U.>JJLV Durante el proceso, por reacciones que se contiene cia- y una cierta proporción de carbonatos que provienen de la escomposición del cianuro. El aire que se insufla desde el fondo de la eu- a debe ser fundamentalmente bien seco. El tenor del cianuro sodio ser del orden del 50 a telnp1er;atllra del tratamiento usualmente no excede de 570 oC La nitruración iónica o nitruración en es un tratamiento que consiste en endurecer la del acero mediante I1p"r~lror~~ 1n1-on,C'~_ vas de efluvios y UvIJV'J~"""'''~ por intermedio un campo eléctrico. 11) Nitruración iónica + En forma resumida el proceso en sÃntesis consiste en lo siguiente: b1 ) Un depósito o cámara (1) figura donde se pu practicar el vacÃo y en el cual se colocan las piezas a tratar aisladas eléctricamente bien suspendidas. Una fuente de (3) con su tablero de regulación, dism ción y control correspondiente (4), que provee corriente conf de varios centenares de volts. El material a tratar se conecta al cátodo y la pared de la cá al ánodo. El depósito o fuente de suministro de compone de nitrógeno puro, mezcla nitrógeno e hidrógen bien mezcla de nitrógeno, hidrógeno y carbono. El depósito mara tiener- _ un conduc- to de o escape de gas (6). 5 6 b) Técnica del proceso 2 Gas entra a Fw. 13. l'~fuluem~ de la lUi:l,Il;CU,.:xll-;LUU para nitruración iónica. El procedimiento de piezas nitruradas por iones tiene la dad de conferirle al metal alta superficial, con lo cual se logra vada resistencia al desgaste, gran resistencia a la fatiga por flexión ternada, buenas propiedades al resbalamiento, mucha dimensional y mÃnima deformación. Teniendo en cuenta los numerosos factores o parámetros del trat mediante su regulación es posible utilizar este proceso en ro chas aplicaciones industriales, coordinando las caracterÃsticas del rila rial a utilizar con la clase de esfuerzo al que estará sometida la pieza tratar. 444 Los dos procesos a contra corriente de condensado son bases para la de las capas del nitrurado iónico. La dureza que obtiene mediante este tratamiento depende ........ ,1.....-. ...........·0 de los aleados de los aceros que forman nitruros por '-'I',,,"'UIJHJ aluminio, cromo, tungsteno, etc. En ciertos aceros rápidos, donde por temple y revenido se ha alcanzado 65 HRc, de un nitrurado ióni- ca de treinta minutos a 500 oC a en durezas de 1100 hasta 1300 Hv. Además de esta caracterÃstica se que las herra- mientas un desprendimiento más fácil de la y con ello una de la temperatura de corte, corno consecuencia de un coeficiente de más bajo de unas de des- llZanllent,o, reducen las fuerzas y por se evitan las soldaduras y hendiduras del material. re(:IPllentes se fabrican de tres modelos diferentes: de un 4000 mm de altura. con 1250 mm de diá- estacionarias 1250 mm de ............u ... 'v"... b) De foso para metro y una altura de c) Combinado mensiones variables de altura. Las fuentes de 500 La tensión eléctrica variar entre una corriente nominal entre 15 hasta Kv. Electrón TRATAJ.\1IENTOS GJ t Variación de la energÃa iónica FIG. 14. __.... __._._ rlepI'es,enl~atlvo del proceso de nitruración iónica. 1,6 - 0,4 - - - 2,0 -- - - 0,8 [JJ o eN - --- .... O .c -¡j -O Oà N Fase E ~~ roa.. ro ro N(\) N - ....a:: Fase N -- - - .... N Fase (J .... '" e '0 .¡¡; e ~ 446 447 La duración del tratamiento es variable y está de acuerdo con el obje- que y en función de la condición osci- lar entre y varias horas. Por en un acero al cromo-mo- libdeno-vanadio un tratamiento a 510 24 una _~,"nT''''o:l,(,,~r\T'l de dureza por nitrurado de 0,19 a La del tratamiento de inferior a la del revenido aplicada al acero; en se acepta como ~f,,"nn':>"J"~~111r!l de trabajo conveniente alrededor de 30 oC por debajo de la del revenido final. Entre las numerosas ""..u vv se pueden ci- tar las de "'....'J, t" .......L..""J.......,'" Y anillos de embu- y punzones de extrusión en etcétera. Nitruración iónica de herramientas de est:arrlpalClc,n viruta. Grad. Axel Neuhaus (Alambre N° arranque de CapÃtulo XV SULFINUZADO consiste en ca- con el "''AJlU....J' .... '''', .........", se citan los si-que se a) reduciendo el coeficiente de frotamiento. Aumentar considerablemente la resistencia a la por efecto de la que una dura. c) en la mayorÃa de los casos, el o gripado por fro- tamiento metal con metal en virtud de autolubricación por el azufre. Tratar rectificadas sin de una mecá- nica o posterior. e) considerablemente la resistencia a la corrosión. Es nece- sin embargo, realizar una muy cuidadosa para 'V ....J'u .." ........ toda traza de sal. f) la resistencia al del acero en por la no en el por la viruta del corte. 2) Objetos del sulfinuzado ron.",.,. ....... ,.,.'" metales:El sulfinuzado puede apLlC.lrs,e a los Aceros comunes y aleados. â¢â¢u â¢.l ..... I.\.,I.VI.I.'-'''' comunes y aleadas. Aceros y revenidos a lIv.l.l.lIJ'lJl sulfinuzación. Aceros sin tratamientos térmicos previos. Aceros ralPHlos. c) Aceros cementados y "'-'.l.l.ll-',UA'ULVCI. En muchos casos, no obstante 1 reducción se muy buenos rendimientos. las cm'resnc)n(iientc~sd) :J b) L:omr.'os¡~cu.m del baño Los factores que intervienen en el ¡:¡UIJ.U.J.U,""(.I.'~V, entre otros son: Metales de tratar. b) del baño de sales. c) del tratamiento. d) Duración del tratamiento. las condiciones de de los h ...,n..... ' ... I~C' nen aleantes de punto de fusión inferior a 500 Posibilitar el por del suJltirmz;ado. i) el tratamiento a aceros que han j) las condiciones de trabajo, cuando el frotamiento pu de hasta 500 oC. k) Reducir considerablemente el para el ..... ..nlr ...... 1II'·.cl 451 del azufre, ..,11-...."''1'0..... ' ' puede decir nn'na1~"" 3 e) Temperatura del tratamiento 3 d) Tiempo o duración del tratamiento se retiran las del horno y se dejan se introducen en agua a 80 oC y lile mantiene +Y''''~y"\~.,", minutos para quitar las sales. El ciclo del proceso es el Sl~:UH~nte: a) Mecanizado, dejando un exceso de 0,02 mm; luego se rectifica la cota final; b) Precalentamiento hasta 450·oC. c) Introducir las piezas en el baño, 560/580 oC; luego de pe manecer sesenta minutos se obtiene un espesor de alrededor de 0,15 mm; la superficie se satura rápidamente. El máximo espesor de total de mm, se con una duración de 3 horas. d) Concluido el friar al aire. alrededor La temperatura de trabajo a la que se practica el sulfinuzado esencia consiste en una carbonitratosulfuración, teniendo en cuenta la mezcla de las sales funde a 490 en función de la viscosidad, es comprendida entre 560-580 oC. Con el sulfinuzado se forman dos capas: una superficial, dura y 10 a 30 micrones, y otra más blanda y de mayor espesor. profundidad máxima alcanzada en total es de 0,3 mm. En el agarre o gripado se produce por una fusión de dos me.. tales en contacto puntual, fusión que produce la microsoldadura. supuesto de estar las superfi~iesmetálicas en contacto, sulfinuzadas, â¬s- te contacto puntual provoca la fusión del azufre (de muy baja T Ventajas del sulfinuzado puc~le reducción de la "'11r-~""An El frotamiento de una sobre determina un autopulido. Reducción del coeficiente de frotamiento. La insuficiencia o mismo la falta de engrase resulta menos nes- gosa. 6) La viruta producida por la herramienta de corte no se adhiere o DlClQUlea al 7) En lo concerniente al problema a las flexio- nes es muy favorable el efecto del tratamiento. La enumeración anterior no un lÃmite las posibilidades de mejoras que representa el sulfinuzado. Es importante hacer notar es de mantener constante la del baño de sales en ........,'"\..... '''......,AY''"'''' re(lUE~nl[1al::l, con lo cual se resultados COIlst:an1tes los resultados es de:SPl~eclat)le. 5) Práctica del sulfinuzado Cuando se un problema de y un trabajo de frotamiento, sea la magnitud mismo, en relación a otros es uso del sulfinuzado. Cuando la dureza es un factor no obstante un frota- miento importante, puede de las soluciones un en particular aleado, cementado y templado, de alto cromo, que del sulfinuzado conserve dure- za suficiente. que consiste enfriamiento inter- calenl~an[lle:ntobreve en baño de de ¡'CU'l¡.JJ.oc;. c) luego del tratamiento no deben ser recti- nC¿;lQas, sobre todo en aquellas su efecto. El SUjLtlIlu~mdlo se a que tomar ciertos recaudos en la ternünación de las mismas. Con el fin de eliminar la de las es nelceSiar:lO al eliminar las tensiones existentes en el me- taL En se al acero de 600 oC durante tres a la rectificación. E. porosas no deben ser sulfinuzadas, en virtud de la im- prl~gJla(~lOn por las que no obstante la limpieza "' .....,........,....vo"', Automotores. árboles de collares de de piezas de embrague, engranajes de distribución, camisas de dro, coronas de diferencial de de bomba de agua, etcétera. Máquinas hidráulicas. uJ.v' ..... ...,,'-', cuerpos y pistones de bombas hidráulicas, robinete torio en inoxidable, de etcétera. resurgen. En de gran es conveniente no sólo prolongar duracÃón del tratamiento y varios ciclos similares, que también intercalar a tratamientos subcero (-80 Las deformaciones que se producen por sulfinuzado, son del PI" den de micrones. En el supuesto de fundiciones, el tratamient de eliminación de tensiones debe realizarse a 500 para evita ~ ~ , e) El sulfinuzado es un acreciente excepcional para el bisulfuro molibdeno, que puede ser aplicado bajo forma de aerosol o barniz. No existe protección para impedir el efecto local del salvo que se tratara de largas, pudiendo sumergir uno de los extremos. En otros casos se un sobreespesor qu se quita luego del sulfinuzado. El sultinuzado produce a veces una corrosión superficial da por microcavidades relativamente importantes y depósito puntuales ("piel de sapo"). El origen de este accidente todavÃan está bien definido, pero puede provenir sea del metal, sea d.e engrane previo. Esta anormalidad suele crear inconvenientes e la no obstante lo cual se las condicione de frotamiento. h) En el caso de juntas vü plrLOnes, tuercas de fundición para tornos rrUA"""'A"""n de levas de curso varia- alE~sa'uo, etcétera. d) Ferrocarriles. Colisas ael:;wmIltes, cilindros de arrlOfI:lº"llHOm muñón de bo- etcétera. e) 7) Sulfinuzado a baja temperatura o sulfinuzado BT ven afectados por loentre los casos que fueron tomadas de una l-' .... l-1 e) Piezas de gran ffi¿lClones, pero que no Aceros aceros Hadfield. cir el ae:S{!¿:lstle. rr.Ollyr A tÃtulo ilustrativo se indica en la tabla 1 un resumen de los ensay sobre útil de corte de acero 'I"'lr... roir> ANTO NIO E. STURLA b) Impide el engrane o gripado durante el funcionamiento. c) Aumento notable de las performances de las UH,:;.úac. te tratamiento, sea bajo lubricación normal, sea bajo lut)n(~aClÃn d) La lubricación por U.L,;:.u..L.Lu..L considerablemente por BT. e) En un mismo lubricante y en condiciones idénticas de marcha film de aceite estable se mantiene entre piezas tratadas más de las cargas y velocidades, que rompen este film sobre piezas tratadas. f) Las tratadas son menos sensibles a la calidad del cante. El rodaje de las tratadas se hace rápido y sin ciones especiales. h) El efecto de rodamiento y deslizamiento combinado,. realizado bre piezas rigurosamente desengrasadas, cementadas· y lJ'C:a.UIJ.Li:l- das, tienen un rendimiento seis veces mayor, cuando son das con Sulf. BT. i) Las pistas de cojinetes de rodamientos, envejecen menos mente. j) Aumento considerable de la longevidad de las herramientasd acero rápido, mejorando el estado superficial de las piezas meca nizadas. k) a su capa de sulfuro de hierro que inhibe la un acomodamiento de las superficies frotan tes por deformación plástica de las asperezas y forma de ro do un descenso del coeficiente de frotamiento y en consecuenci una disminución del fenómeno de fatiga superficial. 1) Es susceptible tratar aceros con estructura martensÃtica sea to o superficialmente y cementadas y templadas. En las fundiciones templadas, las de estructura h .....,~.+·.~.... bIes perlÃticas el tratamiento Sulf. BT da ex(:elâ¬~nU~s 200 oC 190 y 200 La obtenida está formada de furo de hierro (Fe S) imbricado en el metal, que constituye parte inte- de la capa superficial no puede ser quitada por raspado. Esta capa tiene notables propiedades dé frotamiento, a saber: Disminuye considerablemente el coeficiente de frotamiento del 456 húmedo. 85 452 240 250.000 600.000 Número de antes del afilado de la herramienta Aluminio ;:SUI)reSilOn del sin Aluminio Acero inoxidable Acero inoxidable Acero inoxidable MaterÃales mecanÃzados Acero inoxidable TABLA 1. Sin Sin Sin tempera tura Tratamiento con sulfmuzado Sin Con sulfmuzado Con sulfinuzado a baja temperatura Con sulfmuzado a baja temperatura Las son en las sales del Sulf BT: a) de electrólisis: 10 minutos. Densidad de corriente: A/dm 2 . e) Temperatura de la sal: 190 a 200 oC. 1) Las piezas a tratar deben someterse al Limpieza con perc1oroetileno, ácido y de una neutralización. Limpieza con percloroetileno, de un Herramienta para recortes de cueros 8) Práctica del tratamiento E. ACEROS d) El baño es Urt'.C>Y'''i,1'Y\lo.nT Las rol tr3lta]mlE~ntID, las forma: con agua frÃa. b) Secado con aire comprimido. c) Protección anticorrosiva. Recomendaciones temperatura (BT) es particularmente reco-' aquellos casos que exista un cierto temor so- 1.4.&",.,.."'..⢠459 Le sulf BT. d'un nouveau traitement de surface contre l'usure. eros et Bemard Mariatte. Information Partiot (11 y 19): a) Sulf-inuz. b) Sulf-inuz basse temperature ou sulf BT. CALORIZADO El calorizado es un tratamiento 1"0"........ 0.N1......... ".n que consiste en calen- tar un producto a una comprendida entre 850 y 1050 oC en un medÃa capaz de aluminio, para dejarlo en- friar lentamente dentro del horno. 2) Objeto del calorlzado El calorizado tiene entre otros producir de aluminio una resistente a la corrosión de combustión o aumentar la resistencia a la oxidación de sometidas a calentamientos a muy elevada t-ru..... T'I,o...,ni'"." ... .,. 3) Factores del calorlzado Los factores que influyen en el proceso de calorlzaqo son: Cementante. b) o duración del tratamiento. c) del tratamiento. Cementante. El calorizado ber: efectuar con tres de c::;!:nCrl~,'L"'1,";.(,,'S, a sa- 460 49% (en peso) peso) El cementante más el sólido. Entre la variedad de cementantes S0110ClS cita a uno de los más co- munes está constituido por una de tres sustancias: aluminio 49% (en Polvo de óxido de aluminio trozos de material refractario Cloruro amonio se colocan en una similar a de carburación con ce- â¢.u'-' ... ,",...... 'v~ sólido y se la rodea de la mezcla antes citadas en un espesor tres centÃmetros. Las a calorizar deben estar libres escamas y otras muflas, vai- ~~.Uv... V'A" .. V â¢â¢ , etcétera. y duración del tratam.iento. en la forma ya cargan las en el horno y las calienta a una entre 850 y 1050 durante un variable entre 3 y 15 de acuerdo con el espe- de oscilan entre 0,3 lr""'-I11111 el acero es sometido un rtv·r.r>·.r1r. caJlen.taJnQIOlO entre 900 1050 durante 4 a 5 horas. El rendimienLo que se con este traltaJml~~nt;o con el del mismo acero sin de una de 50 a 1, en ciclos de calentamiento de 900 oC. Se el calorizado en aceros utilizados nas para grillas de ,."n'r .. " ....LH" CROMIZADO O ALFATIZACION 1) JAJ''''-'JLAl....JLA,''''"'A..... El cromizado o alfatización es un tratamiento tel"1ll0QunnH;0 siste en calentar un a una da entre 950 y 1050 en un medio capaz de enfriar en el horno. a los ácidos. del cromizado ser, entre otros: a) Conferir al metal alta resistencia a la r>r"~..."cnr",, elevada dureza y resistencia al """'.Jh LbJ "'v. brillante de la c'n"'"H'~~f"'Odel metaL b) c) Objeto El 461 de cementantes: en el proceso de Cn)mlZ3ldo son: realizar con tres o rl"·.."'''''j,,.... del tratamiento. e) a) Cementante. El erornizado se Sólido. LÃquido. a) El tratamiento que se realiza con cementante consiste en colo- car en a utilizadas en la carburación. Las lim- sin óxidos, arena, se colocan en una se las rodea con un compuesto de cromo o ferrocromo de carbono Polvo de aluminio Cloruro de amonio b) y e) Temperatura duración del tratamiento. Una vez preparadas se en un ta entre 950 y 1050 oC 15 En estas el cromo difunde, actuando con el hierro hasta una profundIdad coro- 0,05 Y0,15 mm. El acero dulce cromizado, puede ser etc. En estas COllmLCl(mâ¬~S rlBernplaz:a al acero con un costo CUlll:.:i!I(WJ:-aLtleIUC.Il te menor. La elevada dureza y resistencia al que confiere el cromizado al acero, lo hace apto para matrices, herramientas de corte, calibres, que del tratamiento pueden ser y para llevar al a dureza requerida. La resistencia a la oxidación acero es menor que ....h't·n..... ·ll"io. por calorizado. SHERARDIZACION consiste en de enfriarlo lenta- La snâ¬lraJrOl:~aClOn calentar un nr.r""¡,,., 540 en un medio capaz de mente 462 STURLA TRATAMIENTOS "'UU'U'V'/V DE LOS ACEROS 2) Objeto de sherardización La shedardización tiene por objeto fundamental, a DeÃ.:¡ut~nélS por medio del contra la corrosión. 3) Factores de la sherardización factores que intervienen en la Shl;::;dflrdlZ3,Cl0ifi son: Cementante. b) tratamiento. c) Tiempo o duración del tratamiento. a) Cementante. El cementante está. constituido por un compuesto de de arena blanca en una proporción del orden de 80% y ,ua,L VU.&Uj.,U. como ductor para evitar la oxidación del zinc. b c) Temperatura y duración del tratamiento. temperatura del tratamiento es de alrededor de 450 oC y las pie- zas tienen que mantenerse a temperatura constante durante seis horas. El proceso consiste en efectuar la limpieza cuidadosa de las piezas mediante arenado y luego colocarlas en cajas bien cerradas, rodeadas del polvo antes citado. Al cabo del tiempo se forma sobre el metal una pelÃcula zinc puro, de un espesor comprendido entre 0,05 y 0,2 milÃmetros. REFERENCIAS Las y comentarios entre comillas que se encuentran en el asà como los datos contenidos en las tablas de todos los capÃtu- los, han sido obtenidos de los libros y/o revistas técnicas que se citan y que pueden consultarse para obtener una mayor información. 1. MetalografÃa y tratamientos térmicos de los metales. Prof. Y. Lakh- Mir Publishers, Moscú. 2. MetalografÃa dos produts siderúrgicos comuns. Hubert Colpaert. Ed. Edgar Blucher. 3. Metales y aleaciones. Rafael Calvo Rodes. Instituto Nacional de Téc- nica Aeronáutica Esteban Terrada, Madrid. 4. IngenÃer[a de diseño. P. Orlov. Tomo 1, Ed. Mir, Moscú. 5. Temple del acero. Ing. Klaus Wanke e Ing. Klaus Schramm. 6. MetalografÃa. A. P. Guliáev, Ed. Mir, Moscú. 7. La temple superficÃelle au chalumeau oxyacétilénique. M. Vilez. Du- nodo 8. Tratamientos térmicos y tMmoquÃmÃcos de los aceros y fundiciones. Introducción. Antonio E. Sturla, Ediciones Técnicas Internaciona- les, 1973. 9. Traitement thermique des aciers de construction. Sourdillon. Ed. de la Revue d'Optique, 1957. 10. Precontraintes et durcissement superficiel de l'acier. Pomey. Revue Metallurgie, Jan-Mars 1949. 11. lntroduction a l'étude de la coalescencia. Belaiew. Revue de Meta- llurgie. Mars 1944. 12. Transformation a l'etade solide des metaux el alliages metallÃques. Leon Guillet et Philippe Poupeau. Ed. Dunod. 13. Pratique du chauffage electronique. 14. La cementatÃan des produits metalurgiques et sa generalisation. Leon GuiUet, Tomos 1 y II. Ed. Dunod. 15. l metaili e l'acciaio. Aldo Bartocci. Ed. Poligráfica Alterocca. TemÃ. 16. Reat treatment ofmetals. B. Peace Publishers. Moscú. 17. /ntroduction a la W. Ordinas Ed. Dunod. 18. ~1ichel 1 BIBLIOGRAFIA 1. Robert HilI. Edi- torial Continental S.A., México. 2. Metalurgia mecánica. Dieter F. Jr. Ed. Aguilar, Madrid. 3. Metalurgia. Johnson y Week. Ed. Reverté Buenos Aires. 4. Metalurgia. Jimeno E. y :M.orral F. R. de Madrid. 5. Introducción a la metalurgia Avner H. Mac Graw HUI Book C. Ine. Nueva York. 6. Templabilidad. P. J. Maroni. 7. Manual del acero. O Pattermann y R. Werlharter. 8. La des traitements metaux U¿LHLIS"IA Smet. Ed. Dunod. 9. Recuit Revenu. Traité Leon \.JUllI~:L. Tomos 1, II YlII. Ed. Dunod. 10. Gli acciai comuni e specials. Gastone Guzzoni. Ed. Hoepli, Milán. 11. Trattamenti termici dei metalli. Mocurri. Ed. Hoepli, Milán. 12. The metaüography and heat treatment of iron and steel. Albert Sau- veUT. Me Graw Hin Book Co. Ine. York. 13. Metals Handbook. American for Metals Park. üruo. 14. of metallography. Williams R. S. y V. O. Me Graw Hin Book Co. Ine. Nueva York. 15. Metals. Carpenter y Robertson. Oxford 16. Physical metallu.rgy Clark. 17. Steel and its heat treatment. Dr. K. and son Ine. New York, Tomos 1, II YIH. 18. El acero. Su elección y selección. INTA. 19. traitement thermique des aciers sous atmosphére Association 'oM'n1t~nade Py 20. Dunod, Tomos 1 y 11 21. dans le traitement thermique des metaux. REFERENCIAS PRACTICAS va.JI'-UIV VI ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR TEMPLE gran velocidad de calent;arnnerlto, reC1UCIGO eSt)aCll0 Tl'c.....n."'.........tn y la simplicidad de la coro- pa]~aaa con otros casos convencionales. A lo expuesto debe pesar pa- ra favorecer la elección de este sistema de calentamiento en partÃ- la posibilidad de automatizar. Por otra parte coordinando los tratamientos térmicos a practicar puede automatizarse la produc- ción en una completa tal manera que cuando la sale teInplLaa.a de la bobina, pase inmediato a otra bobina que cumple le función del revenido. Previo al temple inductivo, el núcleo debe ser tratado para lograr la tenacidad lo que implica las tensiones internas. Aceros con grano normalizado o y su composición y/o o templado y ...OllJ·DTl,.rtn para lograr en una estructura constituida por fina en la que los están finos y uniformemente distribuidos. Es- ta estructura es la más inicialmente utilizada. 3. En algunos casos se logra un endurecimiento con otras estructuras no no lo se austenita es con,SlQ.enlU como la más en temple inductivo. 4. En el pretratamiento para poner los carburos divididos, es más conveniente partir de una fma que carburos que los carburos y cementita son eaJLmlem~e menos disolver que la cementita común. Por esta razón son más los aceros al carbono tanto el de vista técnico como del costo básico. 1. 466 ANTONIO STURLA TRATMUENTOS TEElMIl::;OS 5. o en general es- tar separadas un mÃlÃmetro de la del acero a templar. 6. La eficiencia de la transformación estru,etural en el calentamiento por corrientes inducidas estriba en el acoplamiento consistente en la proximidad del primario de la bobina sobre la que constitu- ye la bobina secundaria. 7, El enfriamiento brusco (ducha de agua) debe cubrir totalmente la zona a endurecer, precalentada. 8. El enfriamiento de pequeñas realizarse dejándolas caer en un recipiente, que según el metal y/o volumen de las uL....au'...". suele estar constituido por o aceite. 9. Los orificios de las duchas los casos, tener de a 4,0 milÃmettos de diámetro. 10. En el supuesto caso que se producido fisuraciones, es necesa- rio y conveniente regular la capacidad de modificando el medio de temple. 11. En ocasiones es factible que el acero presente manchas blandas, es- ta circunstancia se puede eliminar modificando la capacidad de en- friamiento, ejemplo adicionando al agua 10 % de cloruro de so- dio. 12. En lo a la conformación de las a tratar, es fun- damental que no presenten aristas, ángulos vivos, vértices agudos, etc., porque constituyen parte metálicas susceptibles de sobrecalen- tarse. 13. Un factor prioritario para lograr uniformidad de temple lo constitu- ye el hecho de que la periferia no esté descarburada o presente ma- terial adherido, como podrÃa ser el caso de escamas de óxidos, arena de moldeo, etcétera. 14. Cualquiera sea el método o calentamiento seleccionado, cada partida de piezas a tratar, aun siendo del mismo acero, es ne- cesario y conveniente poner a punto tanto la temperatura de calen- tamiento (controlada por pirómetro óptico) como su duración. Realizado de esta manera el ciclo del tratamiento térmico se proce- de a automatizarlo para lograr una producción con valores constan- tes. Temple superficial con llama oxiacetilénica En su oportunidad se ha hecho notar que la aptitud de templar del acero depende fundamentalmente del contenido de carbono y que tenien- do la conveniencia de aprovechar la gran variedad de los aceros al carbono, su menor precio, y mayor facilidad de mecanizado constituye el sistema de endurecimiento superficial muy ventajoso. Se además la conveniencia que el contenido de carbono más adecuado para el citado tratamiento oscilaba en torno al 0,40 %. más elevados no porque aun en estado son más por su mayor la Rf¡iF1ERl~NC:IAS PRÃCTICAS 467 más En la tabla 1 se la aceros al carbono de su "c;.U,iUU'.u. de rotura y la dureza obt:errlda TABLA 1 Carbono Tensión de rotura % % crt Brinell 0,30/0,35 0,50/0,80 0,40 máx. 57/65 500/550 0,35/0,40 0,50/0,80 0,40 máx. 6lJ69 550/600 0,50/0,80 0,40 máx. 65173 600/630 0,45/0,50 0,50/0,80 0,40 máx. 70/77 630/670 En el en que se ...ornn'l.l""JTl de aumento de resistencia resiliencia se utilizan aceros a.1â¬~aaos. Es necesario hacer notar que si los aceros al carbo- no se en agua, en el supuesto los aleados es conveniente se- leccionar medio de enfriamiento que puede variar desde el uso del aceite o endurecimiento al aire, es decir aceros autotemplantes co- mo señalados con el número 5 y 6 de la tabla n. TABLA II 1 2 3 4 5 6 Carbono 0,35 0,35 % 0,70 0,40 1,25 0,30 0,30 1,00 1,00 1,00 3,00 Molibdeno 0,25 Cuando se practica reunir ciertas cm~acter1stlca,s, CODrlOllnacLo y al carbono libre o Las caracterÃsticas más COIIVe~nl(:m'[;es, tienen que las fundiciones para 0 .... 11 .... ".". éstas de- carbono 468 ANTONIO E. STURLA tenor entre 0,50 Y0,90 %. b) finamente dividido con ..Ol'.. ')¡ .......~ ..,Ã\n uniforme nea en toda la masa. El hierro fundido no debe contener PO]ros,lu,im~s ni sopladu- ras. al tratamiento estabilizar el material con de eliminar las ........."""....A ......."', mediante un calentamiento lento, paulatino, uniforme y alrede- dor de 600 seguido de un enfriamiento muy dentro del horno con las cerradas. En la tabla III se dan las caracterÃsticas rnllTrl1(>CHl fundiciones de dureza de TABLA In Dureza Brinell 0,70 Si 1,50 2,19 1,28 e 3,10 e Total T Si % 25 Mn %. caJ.entarnlâ¬mt1o, en todos los casos, no debe VAJ. ........J.... ,,'-' porque facilita la y .u cromo caracterÃs- del u ...........""·U'. y en el deben ser in- respec:tlVament:e, al 0,10 %. en coquina es en arena; u '"" de grafito son más Las fundicio- nes a grafito con nódulos se ven favorecidas cuando la estructura es perlÃtica. La estructura feITÃtica no es apropiada por su bajo contenido de carbono combinado. tabla IV la composición QuÃm:l.ca y dureza antes y del de fundiciones ...,," IV""',"''''.'''''' o o C:U.'t;;a.UULl. TABLA IV 469 Dureza BrinellC Total C Cambio nada % Si Mn Ni Cr Ma % Antes del temple del templar 0,23 0,45 215 240 197 345 510 550 525 535 525 En lo concerniente a la operatividad temple con deben te- nerse presentes parámetros hacen al mismo. El chorro o ducha de agua se orienta en sentido contra- rio al del dardo para permitir un escu- rrimiento y prolongar su acción. El dardo con a la superficie a tratar se dirige formando un ángulo entre 60 y 70°. El agua a utilizar no debe contener por la posibilidad de obs- truir los orificios de los quemadores y evitar la corrosión. El gran ~ calentamiento y la gran de enfriamiento induce a comentar ciertos a saber- a) El grano del acero no se modifica. b) La fragilidad mantiene su valor de origen. c) La martensita de la endurecida es nOlno~~enea. y la dureza es a la que se obtiene por el temple ..,HÃ,,:nvv. Teniendo en cuenta la templabilidad del acero, pueden lograrse espesores endurecidos muy considerables, aunque en general en la industria se reducen a valores comprendidos entre 1 3 mm. e) En aceros la zona de transición está por martensita y mientras que en los templados y reveni- dos con estructura en martensita y sorbita. relación de ubicación entre el dardo y notar lo "" .....HC'T'\~O· oscilar entre En que ...orn~~,o ...c.n n.onlI1DT'Inc espesores dos aproximación suele ser menor. d) La velocidad de avance de la a ¡;eUlpUlf 10 a 20 tractores arranque, rótulas de UU~el::CllJU. plfwnes, levas de lvCU,.LJ.OJLU;::) jJ(l(l(llUn~asde lavar de todos los módulos, tornillos sin fin, ca,uelnas, coronas de etcétera. rodillos d) e) ~aJnalt~S. Sâ¬~CCl(mesy coronas trituradoras para: LOCO][llO'¡;OlraS a vapor, In{1m:rtn armamentos, ffi(lm:lrna Det]~oIler~L ;:::>·trptpT·~ CapÃtulo XI TRATAMIENTO DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR CEMENTACiÃN Tratamiento termoquÃmico con JJJOI...I.Jl'U''''' conteniendo cianuro Los baños de sales conteniendo cianuro son tóxicos o veneno- por sumo y eSIJeClal CUJlU3lUO tanto en el mani- de como en el y de re(111~mdlo un ciclo cmnpleto. ...,. .. ".'.............__ ....... y.Ll ANTONIO STURLA .. TRATAMIENTOS TÃRMiCOS DE LOS ACEROS la ropa utiliza- au'''........ u ....,v para colocar 12. Debe la f..Iv,;nuJ' ....u,.....u. de que el U..HJ.lJ~.... U.U cenado se encuentre en las cercanÃas de medio ácido por el de ácido cianhÃdrico, que el absorbe al ...o" ...., ...... ,..1.... 8. Los operarios y auxiliares mientras trabajan tienen que estar provistos según la etapa de la con de go- ma, de delantales cascos y máscaras o lentes que protejan la vista y la cara. 9. En el ambiente donde se encuentren los baños no se deben ingerir alimentos ni guardar comidas y bebidas. Está prohibido fumar o mascar tabaco. Cuando el templador ha concluido su labor, asà cómo en la interrup- ción para ingerir algún alimento, debe lavarse prolijamente las ma- nos con cepillo de uñas y jabón y la cara con abundante agua ja- bón. Está totalmente sacar del área de es necesario de un '" ""', En el supuesto que las ropas del se m(:enla.ll~n, que cubrir con mantas o como más conveniente que se ae~)pl.ace ta el lugar cercano dispuesto con lluvia de extinción con aOl11nC:lallte agua. . Es conveniente practicar la limpieza de las piezas una vez concluido el ciclo completo con el fin de eliminar las sales adheridas. La lim- puede realizarse neutralizando, en primer término, el mate- tratado introduciéndolo en un recipiente conteniendo una solu- ción acuosa entre tres y cinco por ciento de sulfato ferroso. A continuación se concluye el proceso con agua caliente alrededor de 60 a 80 oC durante cinco minutos. 22. El agua de temple o residuos de lavado de piezas, cuando se ue~¡ REFERENCIAS PRACTICAS COMPLEMENTARIAS 1100600 700 800 900 Hornos de aire caliente Velocidad calentamiento aceros. redonda de: 0: 16 mm) 300 400 600 200 700 o STURLA TRATAMIENTOS TÃRMICOS DE Velocidad de enfriamiento para aceros. (Barra redonda de: 0: 16 mm) 700 200 100 Agua 600 d 01 a5 500 ~ ::::l Oà 400Qj O- E~ 300 o L..-_..>-.._~_--'-_--'-_............__'___ _'___............_._t.._ __'__ __A O 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Tiempo en segundos 800,----------------------: FIG. Relación velocidad de enfriamiento -lechos tluidificados. lVIEDICIÃN DE LAS DEFORlvlACIONES POR TEMPLE PROBETA EN La probeta "e" de la figura 3 utilizada por la marina de guerra de los LhH.U durante 40 minutos lvllc.jJ''''''....''' en 1) Tres fueron en aceite sometidas a un ciclo de enfriadas baño de 204oC durante dos minutos. Tres durante dos minutos en baños de En tres el medio de enfriamiento era Todas fueron revenidas para 64 Rockwell C. S) Verificados los cambios dimensionales de cada partida, corno en la tabla 1 que baño de presentan los mÃnimos cambios dimensionales. B C D E Convencional 240 en sales 204°C 60 SO O lO 480 ANTONIO CARBURACION y DIFUSION Referencias: "Metal lJ,.na,.pcl: Data Sheet" aceros ......... '.... 0 Ciclo de difusión espesor en horas10081 80 64 70 4936251694 Carbono adicionado a la "" ",nrli,..¡a durante el ciclo de carbur;aci()n -l--->O--+-- considerado como 100 % Si no se +---+~-+----+- durante (l] ro CCl ..o o e o -e CCl() '"iD (1) .o o ro FIG. 1)de la de difusión 700°F para un p"r\Pc{")r 4320, máximo carbono la T CD= incrementado el carbono deS;DUt;S de la difusión = incremento sobre carbono de carburación 1,25-0,20=! {" .⢠rh''''·'.H',,\n- T = 16x 40 h. ESPESORES DE CAPA CARBURADA EN PULGADAS (CD) y CD = Ktemp TABLA 1 TEMPERATURA °F 1400 1450 1500 1550 1600 1650 17001750 18001850 (">rihllr'.lfll'< a I 700°F durante 1I carburada de inductivo por alta "'''''''IL'-'ll''''''Jl« de cigüeñales y nl.o,1l'"rIi'[).r111rnC' de máquinas con ""'V'Ju...... '...... """"V' ..... de lubricación las caracterÃsticas endurecimiento "pl'''-t't'I\¡C\ ('''''rnr1l'\rt'''",'''''r~tncon las bielas y uaJII..a.'ua;-, la que satisfacer las V/"¡;;'V"VU"" motor. La gran masa metálica de muñones una gran de muñones, cual necesario como cor1(W:lOn, esfuerLos alternados y los es¡:)eCHI1Cas condiciones del un endurecimiento mediante inductivo por alta frecuencia hasta una propor- tal se en 6. En muchas construcciones de elementos de HJa.~U,llla;:), revenidas en su al nr""N~r,t"'r "PI"'''''''" e se puede realizar eS INDUCTIVO POR Piezas disimétricas y de secciones reducidas. elementos reC!UIleren además del tratamiento zonas el temple de inducción por alta frecuencia cambios sección, el fin de eliminar los TrlP'''''''''''" notablemente la resistencia a la han dos de acuerdos que entrañan '-'11l,a.'Ia.U encuentren bien COl~Cé;ntJClC,lS el inductor además Desde otro inconveniente de este sistema de caIenta- inmediata a la lernplaaa SlJpe:rtl,cmlmlente, de rotura_ (,,,,,-,,,,.-1"1,,-,,,1 de inducción por alta mayor como ha dicho en TrlP'lr"r'Clnrln las condiciones de resistencia la La cada dÃa más frecuente de este tratamiento, reduce considerable- mente la factibilidad de rotura de por del metaL En referencia la forma del o bobina asegurar unifonne de las corrientes y un buen con relación ge()metrla de las a tratar de la zona utilizan bobinas tubulares la SOBRE EL TRATAMIENTO l .. lLJLJlLJJI. ....'U DE ENFRIAMIENTO Temple superficial selectivo con llama oxiacetHénica. En el temple selectivo con cal.entanJ1ento con llama oxiacetilénica, además de los factores mencionados el tratar al temple deben tenerse pre- sente, aunque resulte reiterativo citar algunos de ellos, los SH!Ulente,s: a) Velocidad de calentamiento. b) Velocidad de enfriamiento (parcial, mediante ducha o lluvia o total, por inmersión). En los baños de temple, cuando se el trata- miento selectivo de piezas pequeñas en series, deben ser vigiladas cuidadosamente para evitar el calentamiento excesivo del c) de aplicación o duración del calentamiento y enfriamiento. d) de avance, deslizamiento o rotación de las e) duchas o lluvias a pcesión. f) Medios de enfriamiento, temperatura, volume·n, grado de agitación, etc. El agua entre 10°C y 25°C, es el medio más utilizado. Es necesario lar la salinidad para evitar la obstrucción de los orificios de las duchas o lluvias. En el supuesto de necesitar un medio más que el agua, se suele adicionar un 1a 2 % de soda. Esta adición el lavado inme- diato del en particular cuando las templadas tienen seccio- nes delgadas, filosas, roscas, etc. para evitar el efecto corrosivo de la soda. Si· bien es poco cuando se utiliza como medio de enfriamiento el aceite por debe prestarse especial atención por el de inflamación del lÃquido. h) Medios menos baños de agua caliente, agua emulsión de agua y aceite en distintas .....r' ....n ....... "' .... ,.,,' i) El aire las circunstancias puede en frÃo o \;omo aire calmo y a según las necesidades y tipo de acero a tralár. El aire tener en suspensión una niebla de finas gotas de agua de acuer- do con la velocidad de enfriamiento requerido. j) La inclinación de la llama Con respecto a la penetración del temple tiene influencia muy considera~e. El máximo valor se cuando per perl E. el alrededor 20 mm. llama oOstacUllIZ::WO el correcto calentamiento. que trata de endurecer distancia varÃa teniendo en cuenta la pnnunOlOclO Un calentamiento y de gran intensidad de y de mayor dureza común Es condición primordial, lvU'CULlIUl\~l la forma de suministro de calor, el de reducir las que el material a tratar, se encuentre libre de ten- entre relevancia que tienen los factores dimensiones, la del acero, "',· .... "'c'u·,,,· endurecidos suelen COlT1prenIOHJOS entre 1 3 ACEROS elementos de calentamiento can llama En supuesto condiciones de tensión rotura, lÃmite elástico, TABLA ACEROS AL CARBONO Carbono Silicio rotura Tensión en estado de recocido C / 0,35/0,40 0,40/0,45 0,45 Si % máximo 0,40 máximo 0,40 máximo 0,40 máximo Dt Dureza Binell 460 á 550 550 á 600 600 640 TABLA ACEROS ALEADOS Carbono Molibdeno Cr 0,20 / 1 En LlUIJUI,UU'J" en frÃo con defonnaciones Cllr,p.rt·"~I'·.L selectivo con fin de mecánico y las tensiones internas on,gmao,ls 490 do con lo cual el mayor valor de la resistencia a la gilidad mÃnima. Cabe hacer notar que por efecto del tratamiento no se modifica el tamaño del grano del acero y la fragilidad mantiene su valor de ori- gen. Es conveniente para reducir la fragilidad de la capa endurecida, aplicar un reveni- do entre ISaaC y I80a C con el cual no se reduce la dureza La reducción de la de la llama aumenta la profundidad endurecida, como consecuencia del calentamiento más lento. La del tiempo de implica además una mayor dura- ción del ciclo al temple. Por otra parte, la mayor duración del ciclo de calentamiento (con lo cual se gue igualdad de temperatura de la no sólo mayor profundidad endu- recida sino que también dará lugar un descenso brusco de dureza. Además de producir mayor profundidad endurecida, también será el origen de una martensi- ta basta con posibilidad de una cierta de austenÃta. La de la temperatura se realiza con óptico. Debe efectuarse uW:aa'OS2lm{~ntle,dado que una determinación errónea puede dar lugar a valores de dureza distintos a los pn)grarrlados. APLICACIONES Este tratamiento tiene un campo muy amplio de aplJCalClcmes, de gran módulo . Cremalleras . ⢠np.rTlf"c'(' de revolución. Ruedas de locomotoras, tractores, etc. de pequeño de barras cilÃndricas; etc. de diámetros en posición horizontal. de cn'~nrl/' Industria automotriz Coronas de arranque. · Rótulas de dirección. · Válvulas leves. Cremalleras de dirección. Piñones. de de cambio de Aplicaciones Variadas Piezas de "'~'1~'''~~ Piezas de locomotoras. Piezas de textiL · Industria cementera. · Industria clÃtp.rÃt·(T"r~l Industria minera. · Industria etc. INFORMACION ADICIONAL DE TERMINOS TECNICOS NOMENCLATURA TRADUCCION CASTELLANA CONCEPTO TECNICO Austenización.Enfriamiento temperatura superior a Ms. hasta transformación total de la austenita en bainita, Enfriar al Deformación plástica dentro del estado austenÃtico determinado lÃmite, seguido de enfriamiento establecido. Austenizacián. Enfriamiento cercano Ms, mantener cieno tÃempo y enfriar rápidamente. Manensita. Austenización. Enfriar rápidamente a Ms, hasta igualar toda la masa y luego al para Deformación en frfo a ciendo un incremento de dureza superficial de aplicado al de alta resistencia templado. Coordinación de aus'teniZa(7ión con deformación plomo fundido de alta resistencÃa Tratamiento de endurecimiento superficial Tratamiento mecánico Temple interrumpido Tratamiento termo- Temple con enfriamiento rápido martensÃtÃco. Presencia Temple baÃnÃtico Temple isotérmico Patenting Marlorming Ausforming Martempering Marquenching Austempering de 5%Mo. En/lrÃanuento en aire mecánico y luego durante 3 4 Endurecimiento por envejecimiento de muy aleados con conteni· do de carbono muy bajo. (Considerado Fragilidad de UGl,aU produce bajo esfuerzos alterna encima de un valor crWco, por transcristalÃna. mani-fiesta en lonas caracteristica de distinto aspecto. a)Una superficie lisa, sedosa, semicircular con centro en el punto de iniciación de la rotura debido continuo roce los bordes grieta, que expande. b) Una lona de granos cristalinos que constÃtuyen la sección final disminuida, que ha insuficiente para soportar el lÃmite del material. Chisel 5tool Coarsening Cold-drawn steel Cold·formÃng Cold-rolling Cold-shortness Continuous casting Core Coring Creep tests Critical cooling rate Critical strain condition Cross-rolling Doop.. Ferrite ghost Fissure Flame annealing Flame hardening Ghost lines Grain boundaries Graio Growth Grain·size Grinding craks Hackly fracture Bandas de ferrita Fisura a Temple la llama. Lmeas de sombra de bandas o rayas dinales que presentan piezas de producen por segregación local alargada, de hierro con baÃo carbono. lÃmite de granos. Crecimiento grano. Tamaño del grano. de amolado. Fractura fibrosa en probeta de acero. El acero con bandas presenta alternada· mente, bandas de ferrita libre y que falta, demostrando que la ferrita ha emigrado hacia las primeras. Grieta que en el acero puede ser debida a diferentes causas, según origen: orientación, procedencia, y momento de su aparición, decir, ya presente en el lingote, por contracción impedida o se ha producido posteriormente durante la elaboración en caliente. Proceso en el cual una superficie de acero ablandada a causa del calor localizado, por medio de una elevada temperatura. Conocido también por la palabra: "5horterising H Es decir, ferrita, en acero forjado, de hierro con falta de elevado contenido de fósforo y exceso de carbono. inclusiones de sulfu ros. Por tratamientos térmicos no consigue suprimir este defecto la región de un metal entre los granos, Pueden causadas por un amolado intenso, en especial contenido de carbono, Cen1enltaO()S y enfriamientos. Puede atribuirse al desgarro de la ferrita en el acto de la rotura, pero siempre será sintoma de mala calidad de acero o incorrecto tratamiento térmico. Hot-eracking Hot·shortness Hydrogen embrittlement InductÃon hardening Microfissure en caliente generalmente por contraccrón interrumpida. en caliente, ocurridas la temperatura del solidus. Acritud en caliente. Fragilidad debido hidrógeno. Temple por inducción. MÃcrofisuras. solamente Pipe ANTONIO Pitting Proof test Quench hardening Quenching interrupted Red shortness Rimming steel Scale Season cracking Secondary hardenÃng Shear strength Shortness ShrÃnkage Shrinkage tear (Crack) Shrinkage cavity ~kin'rllC;C; .Softening Stepped quenching Picaduras producidas en la superficie metálica, generalmente por electroquÃmica Ensayo no destructivo que realiza sobre las propias para comprobar aptitud para el servicio. Endurecimiento por temple. interrumpido. FragÃlidad caliente. Acero efervescente. Calamina. Grietas intercristalinas por envejecimiento. Endurecimiento secundario por precipitación de carburos temperaturas de (600 a 650 ºC.) Resistencia cizallamiento Fragilidad. Contracción GrÃeta por contracción. Rechupe. P::l Differential Over heated FuI! annealing Process annealing Box annealing Bright annealing Pre heating Aging Controlled cooling Quenching Diferencial quenching Hot quenching Case hardenÃing Shot-blasting Shot-peening Temple parcial del acero. Acero sobrecalentado. Recocido total o completo. Proceso de recocido. Recocido en caja el fin de reducir la oxidación superficial por contacto con el aire, durante el calentamiento. Recocido brillante realizado en atmósfera adecuada para evitar la oxidación del metal. Precafentamiento. Envejecimiento. Enfriamiento regulado. Enfriamiento rápido (temple). Enfriamiento diferencial selectivo, templando solamente ciertas partes de pieza. Enfriamiento realizado en un medio superior ambiente. Endurecimiento Granallado para limpiar la superficie de piezas de hierro y acero quitándoles cascarilla, óxido arena las moldeadas. Bombardeo granallado endurecedor por pequeñas esterillas granallas de acero duro. Mediante un tratamiento termoqufmico, modificando la composición de la periferia del acero por incorporación de carbono, carbono y nitrógeno, seguido en general por temple. Carburación, cianuración, carbonitruración, nitruracÃón, por de aire comprimà do. también bombardeo de perdigones. Artificial ageing Austenitic graÃn size Banded structure Black annealing Envejecimiento acelerado. Grosor del grano auslenftico. Estructura en bandas. negro brÃllante diferenciarlo atmósfera Bending test Blasting Blue annealing Blue annealing Boundery cementita Brittle fracture Ensayo Granallado. Recocido azul. Fragilidad azul. Cementita intergranufar. Fractura frágil. UtÃfÃzado para chapas de acero suave y eliminación de tensiones. ( 101) SRL dio término edición de sitos en Estados Unidos Ciudad Autónoma de Buenos ) 4362-9266 En