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UNIVERSIDAD CORHUILA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA INDUSTRIAL

INFORME PRACTICA DE TRATAMIENTOS TERMICOS

AUTORES MARCELA ALEJANDRA SILVA ROJAS YESID FERNANDO GUAQUETA HERRAN YULIETH KATERINE CRUZ CASTAÑEDA

ORIENTADOR JORGE IVAN PERDOMO MONTEALEGRE

NEIVA, HUILA; 31 DE OCTUBRE DE 2017

CONTENIDO

1.

INTRODUCCION ................................................................................................................... 5

2.

JUSTIFICACION .................................................................................................................... 6

3.

OBJETIVOS ............................................................................................................................ 7

4.

3.1.

OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 7

3.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................... 7

MARCO TEORICO ................................................................................................................ 8 4.1.

ETAPAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO ................................................................. 8

4.1.1.

CALENTAMIENTO HASTA LA TEMPERATURA FIJADA .............................. 8

4.1.2.

PERMANENCIA A LA TEMPERATURA FIJADA. ............................................. 8

4.1.3.

ENFRIAMIENTO..................................................................................................... 8

4.2.

TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS ................................................................... 8

4.2.1.

RECOCIDO .............................................................................................................. 9

4.2.2.

TEMPLE ................................................................................................................... 9

4.2.3.

REVENIDO ............................................................................................................ 11

4.2.4.

NORMALIZADO ................................................................................................... 12

4.3.

TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS DE LOS METALES .................................... 12

4.3.1

CEMENTACIÓN ................................................................................................... 12

4.3.2

NITRURACIÓN ..................................................................................................... 13

4.3.3

CIANURACIÓN O CARBONITRURACIÓN ...................................................... 13

4.3.4

SULFINACIÓN ...................................................................................................... 13

4.4.

DUREZA........................................................................................................................ 13

4.4.1. TIPOS DE ENSAYOS DE DUREZA ......................................................................... 13 4.4.2. 4.5.

EL DURÓMETRO Y SUS PARTES ..................................................................... 14

HORNOS UTILIZADOS PARA TRATAMIENTOS TÉRMICOS .............................. 15

4.6.1.

HORNOS DE ATMÓSFERA CONTROLADA .................................................... 15

4.6.2.

HORNOS DE BAÑOS DE SALES. ....................................................................... 16

4.6.3.

HORNOS DE VACÍO ............................................................................................ 16

4.6.4.

HORNOS SEMICONTINUOS .............................................................................. 17

4.6.5.

REACTORES CRIOGÉNICOS. ............................................................................ 18

4.6.6.

HORNO ELÉCTRICO ........................................................................................... 18

5.

MÉTODO .............................................................................................................................. 20

6.

ANALISIS DEL RESULTADO OBTENIDO ...................................................................... 21

7.

CONCLUSIONES ................................................................................................................. 24

8.

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................... 25

LISTA DE FIGURAS Ilustración 1. Partes del Durómetro .............................................................................................. 14 Ilustración 2. Hornos de atmosfera controlada ............................................................................. 15 Ilustración 3. Horno de baños de sales.......................................................................................... 16 Ilustración 4. Hornos de vacío ...................................................................................................... 17 Ilustración 5. Hornos semicontinuos............................................................................................. 17 Ilustración 6. Equipos para tratamientos subcero ......................................................................... 18 Ilustración 7. Horno Eléctrico ...................................................................................................... 19 Ilustración 8. Etapas del tratamiento térmico ............................................................................... 20 Ilustración 9. Durómetro ............................................................................................................... 21 Ilustración 10. Desarrollo Practica Tratamientos Térmicos ......................................................... 22 Ilustración 11. Zona de enfriamiento ............................................................................................ 23 Ilustración 12. Material Resultante del proceso ............................................................................ 23

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1. INTRODUCCION En el proceso de formación de un Ingeniero Industrial, es muy importante el conocimiento de la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, ya que ésta proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y económicos. Los tratamientos térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de propiedades mecánicas adecuadas necesarias en determinados procesos de producción. En el presente trabajo se pretende plasmar el proceso de tratamientos térmicos aplicado durante la práctica realizada el 21 de octubre de 2017, en donde el tipo de tratamiento térmico que se aplico fue de temple en los aceros y los medios utilizados para su enfriamiento fueron agua, salmuera y aceite. En esta práctica se logró aplicar y conocer las técnicas de dicho método teniendo en cuenta las normas de seguridad asignadas a este procedimiento, ampliando de esta forma el conocimiento de cada uno de los estudiantes y cumpliendo con los principales objetivos de la práctica.

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2. JUSTIFICACION Se realiza este proyecto ya que como estudiantes de ingeniería se necesita conocer el fundamento de manufactura de herramientas, muchas de ellas pasadas por un tratamiento térmico. Es por lo que se decidió realizar esta práctica ya que es muy importante para nosotros tener los conocimientos necesarios, aprender sus utilidades y su proceso, retando al estudiante a entrar en un mundo de manufactura con fines prácticos en la industria y/o empresa. Teniendo en cuenta que el ingeniero tiene como punto de partida la tecnología y el conocimiento para mejorar las formas de los materiales, generación de recursos e implementación de modelos para suscitar cambios y mejoras en el desarrollo de la humanidad y en los instrumentos que se usan para este objetivo. El proceso de tratamientos térmicos es de gran importancia en la industria y por consiguiente es indispensable que los ingenieros industriales tengan conocimiento de dicha técnica por lo cual la práctica es esencial y de utilidad en el campo laboral.

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3. OBJETIVOS 3.1.OBJETIVO GENERAL Permitir el desarrollo de las destrezas y habilidades de la práctica, adquiridas en el proceso de estudio de la carrera de Ingeniería industrial, de manera tal que se beneficien tanto el estudiante como en un futuro la sociedad y la industria.

3.2.OBJETIVOS ESPECIFICOS •

Comprender la importancia que tienen las propiedades de los materiales en el momento de su utilización, pues de ellas depende la forma de procesar y manejar dichos materiales.

•

Poder diferenciar tres de los diferentes tipos de Tratamiento Térmico (Temple, Revenido y Recocido).

•

Conocer el procedimiento que se sigue para realizar el Temple como tratamiento térmico, y estar en capacidad de realizarlo.

•

Conocer el funcionamiento del durómetro, las unidades de dureza que maneja, la forma en que se programa de acuerdo con el material, y en sí, familiarizarse con el manejo del aparato.

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4. MARCO TEORICO El Tratamiento Térmico involucra varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. Se pueden realizar Tratamientos Térmicos sobre una parte o la totalidad de la pieza en uno o varios pasos de la secuencia de manufactura. En algunos casos, el tratamiento se aplica antes del proceso de formado (recocido para ablandar el metal y ayudar a formarlo más fácilmente mientras se encuentra caliente). En otros casos, se usa para aliviar los efectos del endurecimiento por deformación. Finalmente, se puede realizar al final de la secuencia de manufactura para lograr resistencia y dureza. (GARAVITO, 2008) 4.1.ETAPAS DEL TRATAMIENTO TÉRMICO Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación: 4.1.1. CALENTAMIENTO HASTA LA TEMPERATURA FIJADA: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza. 4.1.2. PERMANENCIA A LA TEMPERATURA FIJADA: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor. 4.1.3. ENFRIAMIENTO: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice. (GARAVITO, 2008)

4.2.TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Existen varios tipos de Tratamientos Térmicos, pero en esta práctica solo se trabajarán tres de estos: Recocido, Temple y Revenido. A continuación, se presentan las principales características de cada uno de estos tipos de Tratamientos Térmicos:

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4.2.1. RECOCIDO Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad. El Recocido se realiza principalmente para: -

Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas deseadas, ablandando el metal y mejorando su maquinabilidad.

-

Recristalizar los metales trabajados en frío.

-

Para aliviar los esfuerzos residuales.

Las operaciones de Recocido se ejecutan algunas veces con el único propósito de aliviar los esfuerzos residuales en la pieza de trabajo causadas por los procesos de formado previo. Este tratamiento es conocido como Recocido para Alivio de Esfuerzos, el cual ayuda a reducir la distorsión y las variaciones dimensiónales que pueden resultar de otra manera en las partes que fueron sometidas a esfuerzos. Se debe tener en cuenta que el Recocido no proporciona generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero. Por lo general, al material se le realiza un tratamiento posterior con el objetivo de obtener las características óptimas deseadas. (GARAVITO, 2008) 4.2.2. TEMPLE El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites, agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente duro típico de los aceros templados. En el temple, es muy importante la fase de enfriamiento y la velocidad alta del mismo, además, la temperatura para el calentamiento óptimo debe ser siempre superior a la crítica para poder obtener de esta forma la Martensita. Existen varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera obtener y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros, llamada Templabilidad (capacidad a la penetración del temple), que a su vez depende, fundamentalmente, del diámetro o espesor de la pieza y de la calidad del acero. (GARAVITO, 2008)

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COMPARACIÓN DE LOS MEDIOS DE TEMPLE A continuación, se analizarán los medios de temple más usados en el tratamiento térmico de temple en los aceros: 4.2.2.1.AGUA: El agua y las soluciones a base de agua son los medios de temple menos caros y de uso siempre y cuando la pieza a templar no sufra distorsiones excesivas o se agriete durante el temple. Como medio de temple, el agua simple se aproxima a la máxima velocidad de enfriamiento que es posible obtener en un líquido. Otra ventaja es que se puede usar sin problemas de contaminación o daño a la salud, y es un medio efectivo para romper las escamas de óxido de la superficie de piezas que se templan desde hornos que no utilizan atmósfera protectora. Debe evitarse que el agua se caliente durante el temple, conviene que la temperatura del agua oscile entre 15º y 20º C, pues si la temperatura es superior a 30º C, se prolonga exageradamente la etapa “A” de enfriamiento, lo que constituye un gran inconveniente, ya que disminuye la velocidad de enfriamiento en la zona de los 750º C a los 500º C, favoreciéndose la formación de estructuras blandas, sobre todo en aceros de baja templabilidad. Además, la prolongación de la etapa “A”, que varía con la complejidad de la pieza, favorece la retención del vapor dando como resultado una dureza mal distribuida y una distribución de esfuerzos desfavorable, lo que puede ocasionar distorsiones y agrietamiento. 4.2.2.2.SALMUERA: El término salmuera aplicado al temple se refiere a la solución acuosa conteniendo ciertos porcentajes de sal (cloruro de sodio o cloruro de calcio), junto con aditivos especiales e inhibidores de la corrosión. La salmuera ofrece las siguientes ventajas sobre el agua simple o sobre los aceites, para el templado: •

La velocidad de enfriamiento es mayor que la del agua para una misma agitación.

•

La temperatura es menos crítica que para el agua, requiriendo, por lo tanto, de menor control.

•

La aparición de manchas suaves debido a bolsas de vapor es mucho menor que en el temple en agua.

•

La distorsión es menos severa que en el temple en agua. 10

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•

Los cambiadores de calor son menos usados para el enfriamiento de baños de salmuera de lo que son empleados para el temple en agua o aceite.

Algunas de las desventajas que presenta la salmuera son: •

La naturaleza corrosiva de la salmuera requiere que, para tener una vida razonable, el equipo de temple se proteja de la corrosión mediante un recubrimiento.

•

Se requiere de equipo de extracción de los vapores corrosivos que emanan de los baños de salmuera.

•

El costo aumenta debido a los inhibidores y aditivos que deben utilizarse.

•

El costo también aumenta debido a la necesidad de llevar a cabo pruebas para el control de la solución.

4.2.2.3.ACEITE: Los mejores aceites para el temple son los aceites minerales. Un buen aceite debe poseer las siguientes propiedades: •

Su viscosidad debe estar comprendida entre ciertos límites, de manera que no sea muy viscoso ni que tenga baja viscosidad. En el primer caso tiende a carbonizarse y en el segundo a volatilizarse.

•

La volatilidad no debe ser demasiado elevada porque se pierde aceite con el uso y se espesa el baño, con la consiguiente pérdida en la velocidad de enfriamiento, además de que, al ponerse en contacto con el metal caliente, desprende numerosas burbujas y se forma mucho vapor alrededor de las piezas, prolongándose la fase “A”

•

La temperatura de inflamación y combustión deben ser lo más elevadas posible, para evitar exceso de humo en el taller y también el peligro de que se inflame el baño Lo anterior tiene como consecuencia que los aceites se utilicen con mayor amplitud, en aquellos casos en los cuales se desea templar piezas de forma complicada o en el que se desea el mínimo de distorsión. (RODRIGUEZ & SOLIS, 2012)

4.2.3. REVENIDO El Revenido es un tratamiento complementario del Temple, que generalmente prosigue a éste. Después del Temple, los aceros suelen quedar demasiados duros y frágiles para los usos a los cuales están destinados. Lo anterior se puede corregir con el proceso de Revenido, que

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disminuye la dureza y la fragilidad excesiva, sin perder demasiada tenacidad. Por ejemplo, se han utilizado estos tratamientos térmicos para la fabricación del acero de Damasco (Siglo X a.C.) y de las espadas de los samurais japoneses (Siglo XII d.C.). Es posible obtener una dispersión excepcionalmente fina de Fe3C (conocida como martensita revenida) si primero se templa la austerita para producir martensita, y después se realiza el revenido. Durante el revenido, se forma una mezcla íntima de ferrita y cementita a partir de la martensita. El tratamiento de revenido controla las propiedades físicas del acero. Este tratamiento térmico consiste en calentar el acero, (después de haberle realizado un Temple o un Normalizado) a una temperatura inferior al punto crítico (o temperatura de recristalización), seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretende resultados altos en tenacidad, o lentos, cuando se pretende reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones. Es muy importante aclarar que con la realización del proceso de Revenido no se eliminan los efectos del Temple, solo se modifican, ya que se consigue disminuir la dureza y tensiones internas para lograr de esta manera aumentar la tenacidad. 4.2.4. NORMALIZADO Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el material tras una conformación mecánica, tales como una forja o laminación para conferir al acero unas propiedades que se consideran normales de su composición. El normalizado se practica calentando rápidamente el material hasta una temperatura crítica y se mantiene en ella durante un tiempo. A partir de ese momento, su estructura interna se vuelve más uniforme y aumenta la tenacidad del acero. (GARAVITO, 2008) 4.3.TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS DE LOS METALES Mediante este tipo de tratamientos, el metal sufre procesos de calentamiento y enfriamiento y se varía la composición química superficial de los aceros, adicionando otros elementos para mejorar las propiedades en la superficie, principalmente la dureza o resistencia a la corrosión, sin modificar otras propiedades esenciales tales como ductilidad. 4.3.1 CEMENTACIÓN: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros. 12

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4.3.2 NITRURACIÓN: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones. Las durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente químico añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco. 4.3.3 CIANURACIÓN O CARBONITRURACIÓN: Se trata de endurecer la superficie del material introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y nitruración. La temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y la nitruración, que es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros. 4.3.4 SULFINACIÓN: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.

4.4.DUREZA La Dureza es la capacidad de una sustancia sólida para resistir deformación o abrasión de su superficie. Está relacionada con la solidez, la durabilidad y la resistencia de sustancias sólidas, y, en sentido amplio, este término suele extenderse para incluir todas estas propiedades. Se aplican varias interpretaciones al término en función de su uso. En Mineralogía, la dureza se define como la resistencia al rayado de la superficie lisa de un mineral. Una superficie blanda se raya con más facilidad que una dura; de esta forma un mineral duro, como el diamante, rayará uno blando, como el grafito, mientras que la situación inversa nunca se producirá. En Metalurgia e Ingeniería, la dureza se determina presionando una bolita o un cono de material duro (impactadores) sobre la superficie estudiada y midiendo el tamaño de la indentación resultante. Los metales duros se indentan menos que los blandos. Este método para establecer la dureza de una superficie metálica se conoce como prueba de Brinell, en honor al ingeniero sueco Johann Brinell, que inventó la máquina de Brinell para medidas de dureza de metales y aleaciones.

4.4.1. TIPOS DE ENSAYOS DE DUREZA Cuando se realiza un ensayo de dureza, lo que se busca medir es la resistencia de la superficie de un material a la penetración de un objeto duro. Se han desarrollado varias pruebas de este tipo, pero las más comunes son la Rockwell y la Brinell. En el ensayo de dureza Brinell, una esfera de acero duro, se oprime sobre la superficie del material, luego se mide el diámetro de la

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penetración y posteriormente se calcula el número de dureza (HB) utilizando la siguiente formula: 𝑯𝑩 =

𝟐𝑭 (𝝅𝑫[(𝑫 − √𝑫𝟐 − 𝑫𝒊𝟐 )])

Donde: F = Carga aplicada (Kg). D = Diámetro del penetrador (mm). Di = Diámetro de la impresión o indentación (mm). El ensayo de dureza Rockwell utiliza una pequeña bola de acero para materiales blandos y un cono de diamante para materiales duros. La profundidad de penetración es medida automáticamente por el instrumento utilizado. Existen otros tipos de ensayos de microdureza, los cuales son el ensayo Vickers y el ensayo Knoop. Estos tipos de ensayos producen penetraciones tan pequeñas que requieren de un microscopio para poder realizar su medición. Para ensayar materiales muy blandos y elásticos, tales como cauchos y plásticos no rígidos, se utiliza el ensayo de dureza Shore, el cual mide la resistencia a la penetración elástica. Los impactadores para este tipo de ensayos de dureza son de acero de punta cónica. En esta prueba no se presentan deformaciones permanentes. 4.4.2. EL DURÓMETRO Y SUS PARTES El durómetro es un instrumento desarrollado para determinar la dureza de materiales. Este aparato es distinguido por su alta exactitud, amplio rango y simplicidad de operación. Ilustración 1. Partes del Durómetro

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Fuente. Garavito, J.(2008). El durómetro y sus partes. [Figura]. Recuperado de http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf El visualizador: es parte importante del durómetro, ya que en este se escoge el tipo de ensayo a realizar en la práctica. Además, indica paso a paso que hacer, la carga a aplicar y el tipo de identador para cada prueba. Bastidor: Es el soporte y estructura de la máquina. Sostiene al tornillo principal, además sostiene los diferentes pesos necesarios para la realización de la prueba. Tornillo: es un regulador de altura que en su parte superior posee una mesa sólida circular en la cual se coloca la probeta a examinar. Mediante el tornillo se acerca le probeta al identador. Identador: Esta parte de la máquina es la que penetra en el material e imprime su huella. (GARAVITO, 2008) 4.5. HORNOS UTILIZADOS PARA TRATAMIENTOS TÉRMICOS 4.6.1. HORNOS DE ATMÓSFERA CONTROLADA En estos hornos, se genera una atmósfera gaseosa con la cual se logra una protección contra la oxidación y la descarburización a temperaturas elevadas, las cuales se encuentran en el rango de 780 a 940 °C . A través de un sensor que determina el contenido de carbono, se balancea la atmósfera con el porcentaje de carbono del acero obteniéndose superficies limpias. Se emplean para los siguientes tratamientos: Recocido, normalizado, relevado de esfuerzos, temple y revenido, cementado etc. Sin embargo, sólo son útiles para procesar lotes grandes de piezas (generalmente más de 200 kg). Ilustración 2. Hornos de atmosfera controlada

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Fuente. Díaz; & Reyes, A. (2012). Hornos de atmosfera controlada. [Figura]. Recuperado de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/aceros%20est ructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf 4.6.2. HORNOS DE BAÑOS DE SALES. Estos hornos son muy versátiles, figura 3.14 ya que se pueden utilizar diversos rangos de temperaturas, que van desde 140 a 1200 °C; además, de tratar lotes pequeños o grandes. Su control es delicado, pues depende de un operador experimentado. Dimensionalmente son muy estables, sin embargo, si se desea evitar cualquier tipo de corrosión en la superficie, no son recomendables, ya que, en componentes con perforaciones y cavidades profundas o intrincadas, las sales son difíciles de remover. Se utilizan para realizar los siguientes tratamientos térmicos: recocido, normalizado, relevado de esfuerzos, cementado, carbonitrurado, temple y revenido, etc. Ilustración 3. Horno de baños de sales

Fuente. Díaz; & Reyes, A. (2012). Horno de baños de sales. [Figura]. Recuperado de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/aceros%20est ructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf

4.6.3. HORNOS DE VACÍO Estos hornos resuelven el problema de la oxidación y la descarburización superficial de una forma muy eficiente. A través de una profunda succión, se desaloja casi todo el aire que podría oxidar la superficie durante el tratamiento térmico. Una vez logrado el vacío entre las 16

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resistencias y la pieza, comienza el calentamiento por medio de una lenta radiación. Después el temple se realiza con nitrógeno a una presión de hasta 6 bars. Las temperaturas máximas de estos hornos son de hasta 1260 °C empleándose para los siguientes tratamientos: recocido, normalizado, relevado de esfuerzos, temple y revenido, sinterizado, etc. Ilustración 4. Hornos de vacío

Fuente. Díaz; & Reyes, A. (2012). Hornos de vacío. [Figura]. Recuperado de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/aceros%20est ructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf

4.6.4. HORNOS SEMICONTINUOS Estos hornos realizan procesos a temperaturas en el rango de 780 a 900 °C de forma semicontinua. Se tratan piezas pequeñas a granel como flejes, tornillos, clavos, etc. Se utilizan para temple y revenido, carburización y carbonitruración. Ilustración 5. Hornos semicontinuos

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Fuente. Díaz; & Reyes, A. (2012). Hornos semicontinuos. [Figura]. Recuperado de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/aceros%20est ructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf

4.6.5. REACTORES CRIOGÉNICOS. En estos equipos se realizan tratamientos a temperaturas bajo cero. La temperatura se hace descender lentamente con ayuda de hielo seco, nitrógeno gaseoso y nitrógeno líquido. Se utilizan básicamente para lograr la transformación de la austenita retenida en martensita, especialmente en aceros de alto carbono y aceros para herramienta. Ilustración 6. Equipos para tratamientos subcero

Fuente. Díaz; & Reyes, A. (2012). Equipos para tratamientos subcero. [Figura]. Recuperado de http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/aceros%20est ructuras%20y%20tratamientos%20termicos.pdf 4.6.6. HORNO ELÉCTRICO Un horno eléctrico es un dispositivo que se calienta por electricidad, empleado en la industria para fundir metales o cocer cerámica, ó cualquier otro material. También se conoce como horno electro térmico. El tipo más sencillo de horno eléctrico es el horno de resistencia (es el utilizado 18

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en el laboratorio), en el que se genera calor haciendo pasar una corriente eléctrica por un elemento resistivo que rodea el horno. En los hornos que se calientan desde el exterior, el elemento calefactor puede adoptar la forma de una bobina de alambre enrollada alrededor de un tubo de material refractario o puede consistir en un tubo de metal u otro material resistivo, como el carborundo. Los hornos de resistencia son especialmente útiles en aplicaciones en las que se necesita un horno pequeño cuya temperatura pueda controlarse de forma precisa. Estos hornos pequeños se utilizan mucho en los laboratorios y también se emplean en el tratamiento térmico de las herramientas. El sistema de control de temperatura del horno es de tipo PID, (Proporcional, Integral, Derivativo). La acción proporcional modula la respuesta del sistema, la integral corrige la caída o el aumento de la temperatura, y la derivativa previene que haya carga o sobrecarga en el sistema. Este tipo de control regula la temperatura de forma tal que a medida que se acerca a la medida deseada, hay un comportamiento sinusoidal cerca al valor requerido. Para el manejo del controlador, se debe oprimir la tecla On/Off, posteriormente elevar o disminuir la temperatura mediante las teclas con símbolos “ó “. Para programar dicha temperatura, es indispensable tener en cuenta las curvas de temperatura programables para el horno, recordando que, al acercarse al valor deseado, la temperatura se comporta en forma sinusoidal alrededor de la temperatura programada. (RODRIGUEZ & SOLIS, 2012) Ilustración 7. Horno Eléctrico

Fuente. Garavito, J. (2008). Horno Eléctrico. [Figura]. Recuperado de http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf

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5.

MÉTODO

Cuando se habla del método, se enfoca directamente en lo que es procesos térmicos, se sabe que los procesos térmicos involucran varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. Este método no modifico la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los componentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. El método que se aplica para la elaboración del laboratorio se basa directamente en cómo hacer que las propiedades del material aumenten su dureza se sabe que existen tres factores para esto Calentamiento hasta la temperatura fijada: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza. Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor. Enfriamiento: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice. Así, fue como se ejecutó el laboratorio implementando un horno industrial, como fuente de calentamiento para las piezas, y usando diferentes sustancias para su enfriamiento AGUA CON SAL, AGUA DULCE, ACEITE.

TEMPERATURA

Ilustración 8. Etapas del tratamiento térmico 1-Proceso de Calentamiento 2- Tiempo de permanencia 3-Proceso de enfriamiento TIEMPO

Fuente: Elaboracion propia 20

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6.

ANALISIS DEL RESULTADO OBTENIDO

Esta práctica logra evidenciar la importancia de estos métodos, y la ayuda que este proporciona a la industria en donde muy seguidamente, requieren algún tipo de tratamiento para sus piezas, el proceso de tratamiento térmico es de suma importancia para conocer las propiedades y establecer lo que se requiera de momento, para el procedimiento de cada uno de los elementos en la práctica es importante comprender que se aplicó el Temple Cuyo tratamiento resulta ser uno de los más empleados en la industria ,unido al proceso de revenido debido a que mediante él se aumenta la resistencia al desgaste por el incremento de la dureza, y la resistencia del material, El temple se define como el proceso de calentamiento por encima de 30 o 50° la correspondiente permanencia y posteriormente un enfriamiento rápido.

1. Al inicio de la práctica se mide la dureza de los elementos con el durómetro que es un instrumento desarrollado para determinar la dureza de materiales. Este aparato es distinguido por su alta exactitud, amplio rango y simplicidad de operación. Ilustración 9. Durómetro

Fuente: [Fotografía de Fernando Guaqueta]. (Universidad CORHUILA.2017). Practica Tratamientos Térmicos, Neiva, Huila.

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2. Después se prepara el horno donde se va efectuar el calentamiento de las piezas, dejando que este llegue a una temperatura considerable para ejecutar la función de poder las piezas a calentar. Ilustración 10. Desarrollo Practica Tratamientos Térmicos

Fuente: [Fotografías de Fernando Guaqueta]. (Universidad CORHUILA.2017). Practica Tratamientos Térmicos, Neiva, Huila. 3. Después de un tiempo de espera (2 horas) las piezas se encuentran a temperaturas muy altas. Se realiza un enfriamiento rápido y brusco en agua con sal, aceite, y agua dulce.

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Ilustración 11. Zona de enfriamiento

Fuente: [Fotografía de Fernando Guaqueta]. (Universidad CORHUILA.2017). Practica Tratamientos Térmicos, Neiva, Huila.

4. Finalmente se toma la lectura de nuevo de los elementos, y comparando el análisis obtenido con la medida tomada al principio, se llega a la conclusión de que los materiales aumentaron su dureza. Ilustración 12. Material Resultante del proceso

Fuente: [Fotografía de Fernando Guaqueta]. (Universidad CORHUILA.2017). Practica Tratamientos Térmicos, Neiva, Huila. 23

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7. •

CONCLUSIONES

Con independencia de cuál sea el medio de temple empleado en cada caso se deben considerar las condiciones fundamentales a la hora de regular la intensidad del enfriamiento como son el grado de agitación, temperatura, su composición química y propiedades físico/químicas, además del diseño del tanque en donde actúa el medio templante.

•

El revenido de las piezas realizada de forma inmediata al temple aumenta la vida útil del material. Debido a esto se puede prescindir de los tratamientos subcero, que eleva los costos operativos y prolonga el tiempo de proceso.

•

Generalmente en todos los aceros aleados es preciso un revenido múltiple para asegurar el óptimo rendimiento del material tratado.

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Los defectos en los tratamientos térmicos generalmente no se originan por un sólo motivo, más bien se debe a varios factores, la tarea del metalurgista precisamente es descartar las posibles causas, analizando etapa por etapa con tal de conseguir los mejores resultados.

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Es muy importante decir que se deben utilizar todas las medidas de seguridad ya que, al tratarse de tratamientos térmicos, horno encendido a altas temperaturas, gases nocivos para la salud, puede llegar a afectar la integridad física, pueden ocurrir accidentes laborales. De ahí también la importancia de un espacio bien adecuado con estaciones de trabajo que faciliten la movilidad y las posturas adecuadas evitando lesiones.

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INFORME PRACTICA TRATAMIENTOS TERMICOS

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BIBLIOGRAFIA

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