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• WILMER LEMACHE

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Diagrama hierro-carbono En el diagrama de equilibrio o diagrama de fases hierro-carbono (Fe-C) (también diagrama hierro-carbono), se representan las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente, de modo tal que los procesos de difusión (homogeneización) tengan tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por diversos métodos.

Puntos críticos Las curvas de enfriamiento y calentamiento presentan puntos a diferentes temperaturas en relación con el tiempo a este conjunto de puntos de los denomina puntos críticos Cambios alotrópicos

Es un cambio reversible en la estructura atómica del metal con un correspondiente cambio en las propiedades del acero. Austenita La austenita, también conocida como acero gamma (γ) es una forma de ordenamiento específica de los átomos de hierro y carbono. Esta es la forma estable del hierro puro a temperaturas que oscilan entre los 900 °C a 1400 °C. Está formado por una disolución sólida del carbono en hierro, lo que supone un porcentaje máximo de C del 2,11% (este valor debe tomarse como referencia, ya que el porcentaje real varía en función de otros elementos de aleación presentes en el acero). La austenita es dúctil, blanda y tenaz.Es la forma cúbica centrada en las caras (FCC) del hierro.

Ferrita En Metalurgia, la ferrita o hierro-α (alfa) es una de las estructuras cristalinas del hierro. Cristaliza en el sistema cúbico centrado en el cuerpo (BCC) y tiene propiedades magnéticas. Se emplea en la fabricación de imanes permanentes aleados con cobalto y bario, en núcleos de inductancias y transformadores con níquel, zinc o manganeso, ya que en ellos quedan eliminadas prácticamente las Corrientes de Foucault.

Tamaño de grano El tamaño de grano tiene un notable efecto en las propiedades mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por el tratamiento térmico son fácilmente predecibles. La temperatura, los elementos aleantes y el tiempo de impregnación térmica afectan el tamaño del grano. Temperatura de crecimiento Cuando las temperaturas aplicadas en el recocido son muy altas, las etapas de recuperación y de recristalización ocurren de una forma más rápida, produciéndose así una estructura de granos más fina. Si la temperatura es lo bastante alta, los granos comienzan a crecer, con granos favorecidos que eliminan a los granos que son más pequeños. Este fenómeno, al cual se le puede denominar como crecimiento de granos, se lleva a cabo por medio de la reducción en el área de los límites de los granos. En la mayoría de los materiales ocurrirá el crecimiento de grano si se mantienen a una temperatura lo suficientemente alta, lo cual no se encuentra relacionado con el trabajo en

frío. Esto quiere decir que la recristalización o la recuperación no son indispensables para que los granos puedan crecer dentro de la estructura de los materiales.

Diagramas isotérmicos Dicha curva sólo puede aplicarse con propiedad en tratamientos isotérmicos. Sin embargo, suele utilizarse también industrialmente en enfriamientos continuos: sobre ella pueden superponerse, sin graves errores prácticos, las curvas de enfriamiento real. Superponiendo a la curva TTT otra curva que señale la velocidad a que se desea enfriar la austenita, pueden predecirse con bastante aproximación las estructuras que se obtendrán con ese enfriamiento.

Endurecido El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción (tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero, la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frágil. Temple se realiza generalmente después de endurecer, para aumentar la dureza, y se realiza calentando el metal a una temperatura mucho más baja que la utilizada para el endurecimiento. La temperatura exacta determina que dureza se alcanza, y depende tanto de la composición específica de la aleación como de las propiedades deseadas en el producto terminado. Templabilidad La templabilidad es la propiedad que determina la profundidad y distribución de la fuerza inducida mediante el templado a partir de la condición austenitica Un acero aleado de alta templabilidad es aquel que endurece, o forma martensita, no sólo en la superficie sino también en su interior. Por tanto, la templabilidad es una medida de la profundidad a la cual una aleación específica puede endurecerse. Prueba Jominy Método Jominy o Ensayo Jominy es procedimiento estándar para determinar la templabilidad. Se trata de templar una probeta estandarizada1 del acero estudiado. Primero se calienta a la temperatura de austenización, enfriándola posteriormente mediante un chorro de agua con una velocidad de flujo y a una temperatura especificada, el cual sólo enfría su cara inferior. Dicha cara actúa como superficie templante y enfría la probeta de forma longitudinal hacia su extremo superior sólo por conducción, apareciendo un gradiente de velocidades de enfriamiento desde la máxima velocidad en el extremo templado (inferior), a la mínima en el extremo superior. Una vez que la probeta se ha enfriado a temperatura ambiente, se desbasta una tira de 0,4 milímetros de espesor y se determina la dureza a lo largo de los 50 mm primeros de la probeta. En los primeros 12,5 mm las lecturas de dureza se toman a intervalos de 1,6 mm y en los 37,5 mm siguientes cada 3,2 mm. Después se traza una curva de templabilidad representando los valores de dureza en función de la distancia al extremo templado.

Martensita Martensita es el nombre que recibe la fase cristalina BCT, en aleaciones ferrosas. Dicha fase se genera a partir de una transformación de fases sin difusión (infiltración de partículas ajenas al material procesado), a una velocidad que es muy cercana a la velocidad del sonido en el material. Velocidad Critica de temple

En el enfriamiento continuo del acero existe una velocidad crítica, que representa la velocidad de temple mínima para generar una estructura totalmente martensítica. Esta velocidad de enfriamiento crítica, incluida en diagrama de transformación por enfriamiento continuo de la figura, roza la nariz donde empieza la transformación perlítica. Revenido Es un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a este. A la unión de los dos tratamientos también se le llama "bonificado". El revenido ayuda al templado a aumentar la tenacidad de la aleación a cambio de dureza y resistencia, disminuyendo su fragilidad. Este tratamiento consiste en aplicar, a una aleación, una temperatura inferior a la del punto crítico y cuanto más se aproxima a esta y mayor es la permanencia del tiempo a dicha temperatura, mayor es la disminución de la dureza (más blando) y la resistencia y mejor la tenacidad. El resultado final no depende de la velocidad de enfriamiento. Temple interrumpido Se utiliza en los aceros hipereutectoides. Se calientan hasta Ac1+50ºC; la perlita se transforma en austenita quedando la cementita sin transformar. Después, se enfría a una temperatura superior a la crítica obteniéndose Martensita más cementita como constituyentes finales.

Austemplado

El austemplado o templado austenítico, convierte la austenita en una estructura dura llamada bainita. En el austemplado el acero se templa en sales fundidas a una temperatura de entre 232°C y 426°C (450 y 800°F). Esta temperatura produce una estructura con el grado de tenacidad y ductilidad deseadas. Martemplado

Es un procedimiento que consiste en calentar el acero a la temperatura de austenitización y enfriarlo bruscamente, en un baño de sal o de aceite caliente, hasta una temperatura levemente superior a Ms, manteniéndose constante para uniformizar la temperatura de la pieza, (el tratamiento isotérmico se detiene antes de que comience la transformación bainítica), luego se enfría hasta producir 100% de martensita, Figura 4.2-6, con este tratamiento se produce martensita con menor riesgo de distorsiones y fracturas por choque térmico. Recocido El recocido es un tratamiento térmico cuya finalidad es el ablandamiento, la recuperación de la estructura o la eliminación de tensiones internas generalmente en metales. Cementacion La cementación es un tratamiento termoquímico que se aplica en piezas de acero. El proceso aporta carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición. Temple por inducción Temple por inducción, el templado por inducción consiste en exponer la pieza de acero a un campo magnético alterno, el cual penetra el calor superficialmente (efecto pelicular).1

Cuanto menor es la frecuencia de trabajo, mayor es la penetración sobre la pieza. La energía del campo magnético se transforma en calor (efectos de histéresis y corrientes de Foucault sobre materiales ferromagnéticos), aumentando la temperatura de la superficie de la pieza hasta llegar en pocos segundos a la temperatura de templado (900 ºC aprox.). Temple por flama

Este proceso es también conocido como “shorter process”, “shortering”, “flameado”, se emplea para endurecer superficialmente ciertas piezas de acero, que por su forma o dimensiones, no pueden ser endurecidas por otros métodos, se puede utilizar la llama de oxiacetileno, gas del alumbrado, gas natural y otros gases derivados del petróleo y de la gasolina. Endurecido por precipitación El endurecimiento por precipitación se basa en los cambios de la solubilidad de sólido con la temperatura para producir partículas finas de una impureza de fase, que impiden el movimiento de dislocaciones o defectos a través de la estructura del cristal. Dado que las dislocaciones son a menudo los operadores dominantes de la plasticidad, esto sirve para endurecer el material. Las impurezas desempeñan la misma función que los refuerzos en los materiales compuestos reforzados. Así como la formación de hielo en el aire puede producir nubes, nieve o granizo, dependiendo de la historia térmica de una porción dada de la atmósfera, la precipitación de los sólidos puede producir diferentes tamaños de partículas, que tienen propiedades radicalmente diferentes. A diferencia del temple ordinario, las aleaciones deben mantenerse a temperatura elevada durante horas para permitir que la precipitación tenga lugar. Este retardo de tiempo se denomina envejecimiento