Recocido
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición q
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- Alberto Carranza
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Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composición química de la aleación que los forma y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos.
El polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro.
Cuando el acero, después de estar al rojo vivo, se deja enfriar lentamente, los átomos de hierro se acomodan formando la red cristalina llamada ferrita.
Cuando el acero se calienta al rojo vivo la estructura atómica del acero cambia. Arriba de 727°C empiezan a desaparecer las fases ferrita y cementita para dar lugar a la formación de otra fase llamada austenita.
Ferrita:
Cementita:
Este es un hierro comercialmente puro
Carburo de hierro (Fe3 C). Es muy duro y frágil.
Constituye una solución muy débil de carbono (0.006%, a la temperatura ambiente) en hierro alfa Es suave dúctil, y relativamente débil.
Todo el carbono presente en el acero se combina con hierro para formar carburo de hierro.
Austenita:
Perlita:
Solución de carbono y hierro gamma.
Es una aleación eutectoide de ferrita y cementita
El hierro gamma es un alotropo de hierro.
Los dos componentes forman una estructura que se lamina como la madera contrachapada.
Habitualmente solo existe por encima de la temperaturas criticas superiores correpondientes a los aceros simples al carbono
Los cristales de carbono contienen 0.83% de carbono y forman la estructura mas fuerte presente en un acero simple al carbono.
Calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. Produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tensión y disminuye la ductilidad. El acero al carbono se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 °C.
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.
Microestructura de un acero eutectoide enfriado lentamente. Perlita eutecotide , la fase oscura es cementita y la blanca ferrita
Microestructura de un acero hipo eutectoide con 0,35% de C enfriado lentamente. El constituyente blanco es ferrita y el oscuro es Perlita.
Microestructura de un acero hipereutectoide con 1,2% de C enfriado lentamente. El constituyente blanco es cementita pro eutectoide que se formo en los limites de grano de la austenita y el resto es perlita laminar.
Todo metal que haya sido previamente trabajado en frío, sean por medio de los mecanismos de deformación plástica por deslizamiento, etc., altera las propiedades mecánicas de este metal. El resultado del trabajo en frío es:
Deformar los granos dentro del metal adicionando imperfecciones a los cristales que servirán de anclaje evitando el movimiento El aumento de las propiedades de Dureza, la resistencia a la Tensión, la resistencia eléctrica; y disminuir la ductilidad.
Se puede entender el recocido como el calentamiento del acero por encima de las temperaturas de transformación a la fase austenítica, seguida de un enfriamiento lento. El resultado de este lento enfriamiento es el de obtener un equilibrio estructural y de fase en los granos del metal.
Aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza.
Facilitar el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura y afinar el grano
Eliminar la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del material.
Este proceso se efectúa totalmente en estado solido y puede dividirse en las tres fases siguientes:
Recuperación o restauración: La restauración consiste fundamentalmente en la eliminación de tensiones internas y se realiza con simples calentamientos a bajas temperaturas. Recristalización: Al aumentar la temperatura de restauración se hacen perceptibles en la microestructura nuevos cristales diminutos.
El crecimiento del grano: La energía libre de los granos grandes es inferior a la de los granos pequeños.
Etapas del recocido
Las piezas de poco espesor y de formas sencillas se pueden introducir directamente en los hornos calientes a una temperatura entre 750 y 850ºC. Cuando las piezas son gruesas, el calentamiento debe ser progresivo y uniforme. Los calentamientos rápidos son muy peligrosos en piezas gruesas y este efecto negativo se agrava cuando aumenta el contenido de carbono del acero, en los cuales el porcentaje de perlita es alto.
Etapas del recocido
Para que se forme una austenita homogénea es necesario que el porcentaje de carbono debe ser el mismo en toda la masa de la pieza. La difusión del carbono es más rápida cuando aumenta la temperatura.
El tiempo de permanencia oscila entre media hora y una hora por pulgada de espesor de pieza.
Etapas del recocido
Cuando se mantiene el acero a una temperatura más elevada que la temperatura crítica superior, los cristales de austenita tienden a aumentar de tamaño, cuanto más alta sea la temperatura, mayor duración del calentamiento. Para afinar el grano bastará con calentar la pieza a una temperatura lo más justo por encima de la crítica y luego enfriar más o menos rápidamente al aire.
PARA LA ELIMINACIÓN DE ESFUERZOS. DE PROCESO. POR ESFEROIDIZACIÓN O GLOBULAR. DE REGENERACIÓN O TOTAL. ISOTERMICO HOMOGENEIZACION
Este proceso se utiliza para eliminar esfuerzos residuales debidos a un fuerte maquinado u otros procesos de trabajo en frío. Este recocido, también denominado subcrítico, se lleva a cabo a temperaturas por debajo de la línea crítica inferior A3. Se aplica para eliminar tensiones y producir la recristalizacion de los metales trabajados en frio
Este proceso facilita el tratamiento mecánico en caliente de aquellos acero hipoeutectoides que no formaron un grano basto dentro de la estructura. Se aplica para eliminar tensiones y producir la recristalizacion de los metales trabajados en frio
Es un proceso muy parecido al recocido para eliminar esfuerzos, ya que se calienta el acero a una temperatura por debajo de la línea crítica inferior. La utilización de este tipo de tratamiento se orienta hacia las industrias de láminas y cable. Si se aplica después del proceso en frío se suaviza el acero por medio de la recristalización, para un posterior trabajo.
Cuando se calientan aceros que tienen mas de 0.5% de carbono hasta llegar justamente por debajo de la temperatura critica inferior, la cementita en los cristales tienden a “hacerse esferas”. Este procesos se denomina esferoidizacion de la cementita perlitica.
Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos después de un anterior trabajo en frío.
Los valores más altos de ductilidad por lo general están asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centígrados.
Temperaturas por encima de la crítica producen formación de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que deben tener alta ductilidad y baja dureza.
También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para finar y ordenar su estructura.
Se lleva a cabo al calentar aproximadamente a 20ºC por encima de la línea de temperatura crítica superior seguida de un enfriamiento al aire hasta la temperatura ambiente.
El efecto neto de la normalización es:
produce una estructura de perlita más fina y más abundante
un acero más duro y más fuerte.
De manera que para algunas aplicaciones éste sea el tratamiento térmico final.
Se utiliza para ablandar piezas que han sido forjadas en caliente y herramientas de alta aleación.
Se calientan a una temperatura Ac1+50ºC.
Se enfrían hasta una temperatura de 700 º C y manteniéndola hasta que toda la austenita se transforma en perlita.
Posteriormente se enfrían a aire.
Se utiliza para destruir las heterogeneidades químicas que se originan en la solidificación.
Se calientan a una temperatura Ac3 + 200º. Se favorece la difusión de todos los elementos presentes.
Enfriando lentamente en horno. Velocidad de enfriamiento más baja, mejor homogenización.
Fotomicrografía de una placa de 0.6 mm de espesor. vista de la estructura en el espesor, en sentido transversal al de la laminación. Los granos cristalinos del centro están deformados (acritud) y los de la superficie están normales
Son hornos diseñados para alcanzar temperaturas de trabajo de 1100º C -1400º C máximas, capaces de provocar el cambio necesario en la estructura metalográfica del metal a tratar.
En la versión de horno eléctrico, se prevé una entrada de gas protector (generalmente nitrógeno) a la cámara de tratamiento con el fin de proteger a las piezas a tratar contra la descarburación.
Cuando se trata de hornos a combustibles líquidos o gaseosos, la regulación del circuito de combustión permite obtener en la cámara de tratamiento una atmósfera oxidante, neutra o reductora.
Tipo de recocido
Para la eliminación de esfuerzos
De proceso
Temperatura
Eliminar esfuerzos residuales debidos a un fuerte maquinado u otros procesos de trabajo en frío. También denominado subcrítico.
Parecido al recocido para eliminar esfuerzos. Si se aplica después del proceso en frío se suaviza el acero por medio de la recristalización
Esferoidización de la cementita perlitica: cuando se calientan aceros que tienen mas de 0.5% Esferoidización o de carbono, la cementita en los globular cristales tienden a “hacerse esferas”.
Aplicación
Eliminar tensiones y producir la Se lleva a cabo a recristalizacion de los temperaturas por debajo metales trabajados de la línea crítica inferior A3. en frio
Calienta el acero a una temperatura por debajo de la línea crítica inferior.
hasta llegar por debajo de la temperatura critica inferior
Las industrias de láminas y cable
Se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que deben tener alta ductilidad y baja dureza.
Tipo de recocido
Regeneracion o total
Isotérmico
De homogeneización
Temperatura También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja.
Ablandar piezas que han sido forjadas en caliente y herramientas de alta aleación.
Se utiliza para destruir las heterogeneidades químicas que se originan en la solidificación.
Aplicación
20ºC por encima de la línea de temperatura crítica A los aceros con más superior seguida de un del 0.6% de C enfriamiento al aire hasta la temperatura ambiente.
Se calientan a una temperatura Ac1+50ºC. Se enfrían hasta una temperatura de 700 º C hasta que toda la austenita se transforma en perlita.
Se calientan a una temperatura Ac3 + 200º