• Author / Uploaded
• Cecyl Ledezma Villalobos

• Categories
• Tratamiento a base de calor
• Recocido (Metalurgia)
• Forjar
• Acero
• Hierro

Citation preview

INDICE UNIDAD II. TRATAMIENTO TERMICO ACERO GENERALIDADES 2.1 GENERALIDADES 2.2 CLASIFICACION TRATAMIENTO TERMICO ACERO 2.3 RECOCIDO TRATAMIENTO TERMICO ACERO 2.4 TEMPLE TRATAMIENTO TERMICO ACERO 2.5 REVENIDO TRATAMIENTO TERMICO ACERO 2.6 TRATAMIENTO TERMOQUIMICOS ACERO

INTRODUCCIÓN El tratamiento térmico del acero constituye uno de los procesos proporciona al metal las cualidades físicas imprescindibles para su r e n d i m i e n t o . A ú n n o h a c e mucho (a principios de los 90) el tratamiento térmico se realizaba sometiendo el acero rápido a temperaturas en hornos de sales, una operación extremadamente delicada que requería de un profundo conocimiento del material y de la clase de esfuerzo mecánico que se exigiría a la herramienta .P a r a c o n o c e r a c e r c a l o q u e e s e l t r a t a m i e n t o t é r m i c o d e l a c e r o , s u s p r o c e s o s , importancia y ventajas, a continuación se elabora un marco teórico sobre el tema que servirá de soporte al entendimiento del tema.

UNIDAD 2.- TRATAMIENTO TERMICO DEL ACERO 2.1 GENERALIDADES, CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS Las maquinas, aparatos, herramientas y diversos artículos mecánicos están formados por muchas piezas unidas, tales como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, etc. Todas estas piezas obtienen su forma mediante diferentes procesos mecánicos (Procesos de conformado), fundición, forja, estirado, laminado, corte de barras y planchas, y por sobre todo mediante arranque de virutas.

Procesos para cambiar las propiedades físicas de los materiales. El tratamiento térmico y el control de calidad son procesos que se pueden clasificar como diversos o complementarios. El tratamiento térmico se logra al calentar y enfriar el material para cambiarle ciertas características tales como blandura, dureza, ductilidad y resistencia. Los procesos de tratamiento térmico aplican a materiales como metales, plásticos, vidrios y cerámica. El tratamiento térmico de los materiales es de especial importancia y tiene extenso uso en la fabricación de partes metálicas. El tratamiento térmico de las herramientas es de igual importancia. El control de calidad es parte integral de la manufactura y se aplica durante el curso de la producción y ensamble de las partes. Su función básica es impresionar, controlar y mejorar la calidad del producto y de los procesos. El tratamiento térmico es la operación de calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro hierro - carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión.

DESARROLLO DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS A.) Calentamiento hasta la temperatura fijada (temperatura de consigna): La elevación de temperatura debe ser uniforme, por lo que cuando se calienta una pieza o se hace aumentando la temperatura muy lentamente o se va manteniendo un tiempo a temperaturas intermedias, antes del paso por los puntos críticos, este último es el calentamiento escalonado. B.) Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse como suficiente una permanencia de unos dos minutos por milímetro de espesor en el caso de querer obtener una austenización completa en el centro y superficie. Largos mantenimientos y sobre todo a altas temperaturas son "muy peligrosos" ya que el grano austenítico crece rápidamente dejando el acero con estructuras finales groseras y frágiles.

C.) Enfriamiento desde la temperatura fijada hasta la temperatura ambiente: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice.

2.2.- CLASIFICACION TRATAMIENTO TERMICO DEL ACERO Según la norma UNE 36-004 es la siguiente: "Material en el que el hierro es predominante y cuyo contenido en carbono es, generalmente, inferior al 2% y contiene otros elementos. Aunque un limitado número de aceros puede tener contenidos en carbono superiores al 2% este es el límite habitual que separa el acero de la fundición".

ORÍGENES DEL ACERO: Nuestros antepasados metalúrgicos se las ingeniaron para producir la "reducción directa" del mineral que contenía el hierro, rodeándolo totalmente de carbón de leña y provocando la combustión de este último. Los métodos rudimentarios de que disponían para activar la combustión, no permitían lógicamente obtener una temperatura lo suficientemente elevada para fundir el metal. En su lugar, obtenían una masa esponjosa, pastosa, mezcla de hierro y escoria, que había que martillear repetidamente al rojo vivo, para eliminar la escoria e impurezas. Estos martilleos, además, lo endurecían, consiguiendo así barras de hierro forjado resistente y maleable, que no eran otra cosa que un tipo primitivo del acero. Más tarde conseguirían pasar el mineral a la forma líquida ("hierro colado") con la combustión del carbono vegetal. Para llegar al acero que ahora conocemos, hubo que sustituir el carbono vegetal por el coque, aumentar (progresivamente) las alturas de los hornos y aumentar la ventilación para avivar la combustión.

FABRICACIÓN DEL ACERO: El acero se obtiene a partir de dos materias primas fundamentales: el arrabio obtenido en horno alto y la chatarra. La fabricación del acero en síntesis se realiza eliminando las impurezas del arrabio y añadiendo las cantidades convencionales de Mg, Si y de los distintos elementos de aleación.

Los métodos más importantes de fabricación de aceros son los siguientes:   

Métodos antiguos: Hornos de Reverbero (Siemens-Martin); Convertidor Bessemer. Métodos modernos: Convertidor L.D.; Hornos eléctricos de arco H.E.A.; Convertidor A.O.R.; Horno de inducción. Métodos actuales: Metalurgia secundaria en cuchara.

Sin embargo, sólo me voy a referir a los métodos actuales. La metalurgia secundaria se lleva a cabo en equipos diversos, tales como cucharas, convertidores u hornos especiales. Según el objeto que tratan de conseguir se clasifican en tres grandes categorías: A.) Tratamiento de desgasificación: El acero contiene elementos perjudiciales que deben eliminarse. Entre éstos están los gases disueltos durante el proceso de fabricación; Hidrógeno; Oxígeno; Nitrógeno. Para reducir el tamaño al máximo del contenido de estos gases, en especial el Hidrógeno, se somete al acero líquido al vacío, según distintos procesos, que pueden agruparse en tres técnicas principales: A.1.) Desgasificación del chorro de colada: Consiste en situar el recipiente receptor del acero líquido (cuchara o lingotera) en una cámara de vacío, sobre la que se ajusta la cuchara que contiene el acero líquido. El chorro de acero, por efecto del vacío, se fracciona en gotas que favorecen la eliminación de los gases. A.2.) Desgasificación del acero en la cuchara: La cuchara se sitúa previamente en una cámara de vacío. Para facilitar la desgasificación, el acero se remueve por una corriente de gas inerte (Argón) o electromagnéticamente. A.3.) Desgasificación por recirculación: Consiste en hacer circular repetidas veces el acero por un recipiente que actúa de cámara de vacío. B.) Tratamiento de afino de los aceros inoxidables: La chatarra se funde en un horno eléctrico de arco de inducción. Después de colada la cuchara con el acero fundido en la cámara y hecho el vacío, se inyecta oxígeno con una lanza situada en la parte superior, que elimina el carbono con un mínimo de oxidación metálica. Al mismo tiempo, se pasa Argón a través de un tapón poroso situado en el fondo de la cuchara, para homogeneizar la masa del acero líquido. C.) Tratamiento de homogeneización por barboteo: Consiste en la agitación del baño mediante la inyección de un gas inerte, generalmente Argón, a través del fondo de la cuchara o por una lanza. D.) Tratamientos de desulfuración y desoxidación: Se insuflan estos productos en polvo, a través de una lanza, por medio de un gas inerte. Los productos más frecuentes para insuflar son el (SILICIO-CALCIO) "Si-Ca" y diversas escorias sintéticas. La agitación del acero por el paso del gas produce excelente homogeneidad de composición y temperatura del baño y una mejora de la limpieza.

E.) Desoxidación del acero por el carbono en el vacío o (VCD): Al ser tratado el acero en el vacío conteniendo carbono y oxígeno disueltos estos elementos reaccionan entre sí, dando origen a CO, de esta forma se elimina el oxígeno del acero sin dejar residuos sólidos (inclusiones no metálicas). El CO (gas) es eliminado del sistema (vacío), siguiendo la reacción hasta prácticamente la eliminación total del oxígeno. La deshidrogenación también es más elevada, al ser ayudada por el desprendimiento de burbujas de CO, que facilitan el arrastre del hidrógeno. F.) Tratamientos de afino con calentamiento de acero en cuchara: Por este proceso pueden conseguirse aceros con muy bajo contenido de azufre y gases, muy limpios y con control de la morfología de las inclusiones. También se consigue excelente control de la composición y la temperatura. Las cucharas se montan con tampones porosos por los que se inyecta Argón. Una vez obtenido el grado de desulfuración deseado se añaden las ferroaleaciones requeridas obteniéndose el acero programado. G.) Adición de Aluminio y Calcio por medio de alambre o de proyectiles: El alambre se introduce a gran velocidad en el acero mediante un mecanismo especial. Al mismo tiempo se remueve el acero de la cuchara inyectando Argón. En el caso de adición por proyección, los proyectiles se lanzan a una velocidad controlada para que almacenen el fondo de la cuchara, por medio de un aparato que funciona como una metralleta de aire comprimido. H.) Refusión por arco bajo vacío (VAR) y bajo escoria electroconductora (E.S.R.): Por estos métodos se producen lingotes de acero de gran pureza. Ambos métodos consisten en la refusión de un electrodo de la composición química deseada, en un crisol enfriado por agua, realizándose simultáneamente la fusión del electrodo y la solidificación del acero.

LA COLADA DEL ACERO Permite pasar directamente del acero líquido a un semiproducto transformable posteriormente por laminación. A.) La colada del acero en lingotera: (recipientes de paredes gruesas construidos normalmente con fundición).Las lingoteras se colocan sobre unas placas de hierro fundido que tienen una serie de canales o ramificaciones, en donde se colocan los conductores de ladrillo reflactario y el bebedero o "REINA". A los lingotes de aceros especiales siempre se les pone en la parte de la cabeza lo denominado mazarota, que consiste en una pieza de cerámica revestida interiormente de un material exotérmico y a la que ese adiciona en el momento de la llegada del acero al final del llenado, nuevamente material exotérmico, con el fin de aumentar la temperatura en esa zona y ser la parte de enfriamiento lento del lingote, de manera que se concentre en esa zona el fenómeno de contracción del paso líquido a sólido (rechupe). También en esta zona es donde más concentración existe de segregación principal y donde quedan decantadas las inclusiones no metálicas más gruesas, que por ser de menor densidad que el acero flotan en las zonas líquidas que solidifican últimamente.

Durante la colada se debe proteger el chorro de acero entre la cuchara y el bebedero para evitar oxidaciones del chorro y por tanto disminución de las inclusiones óxidas. Durante la ascensión del caldo, para impedir el contacto de la superficie del acero con el aire, se adicionan productos llamados "pielizantes", que también cumplen la labor de lubricar el contacto caldo-lingotera; formando una nueva película , que posteriormente mejora la superficie de la piel de los lingotes, favoreciendo las transformaciones posteriores. El acero después de la colada se deja reposar durante un tiempo determinado en la lingotera para que termine de solidificar y después se "desmoldean", procurando siempre que la temperatura sea superior a los 800º C, trasladándolos a continuación a los hornos de calentamiento para transformación por laminación o forja. B.) La colada continua: De la cuchara se vierte el chorro en una "ARTESA" (es una especie de distribuidor del caldo) y de la artesa se vierte en un molde de fondo desplazable y cuya sección transversal tiene la forma de palanquilla o semiproducto que se quiera fabricar. Se denomina continua porque el producto sale sin interrupción de la máquina, hasta que la cuchara o cucharas de alimentación se hayan agotado. El chorro, tanto al pasar de la cuchara a la artesa como al pasar de ésta al molde, es protegido de la atmósfera con buzas sumergidas. Para iniciar la operación de la colada continua, se cierra el fondo del molde con un cabezal metálico que tiene la sección del molde unido a una barra metálica larga (FALSA BARRA), de esta forma queda tapado el fondo del molde evitando que el caldo caiga al vacío. Poco después, a medida que el caldo pasa por el molde va arrastrando a la barra que finalmente se desprende y es retirado hasta que sea necesario iniciar una nueva colada.

LA TRANSFORMACIÓN EN CALIENTE DEL ACERO Tanto la laminación en caliente como la forja son tratamientos metalúrgicos que mejoran la homogeneidad del acero reduciendo los efectos de la segregación, aumentan la compacidad soldando las discontinuidades internas no oxidadas y afinan el grano de austenita. La formación de fibra (estiramiento de las impurezas o inclusiones) genera propiedades direccionales, mejorando las longitudinales en detrimento de las transversales. A.) Laminación en caliente: Consiste en hacer pasar un material (lingote o semiproducto) entre dos rodillos o "CILINDROS" , que giran a la misma velocidad en sentidos contrarios, y reducir la sección transversal mediante la presión ejercida por estos. Las fases principales de un proceso de laminación en caliente son: A.1.) Calentamiento: Las instalaciones de calentamiento más usuales son: hornos de empuje, de largeros, de fosa, de vagonetas o carros, durmientes o carros, etc.

Los hornos de empuje o con ligeros matices los de carros, son instalaciones que disponen de una cámara alargada, con una boca de entrada (boca de carga) de los lingotes fríos y otra boca de salida por donde salen los lingotes calientes, construida con ladrillo reflactario o modernamente manta aislante, revestida exteriormente de chapa. A lo largo del horno existen varios mecheros calentadores de gas o fuel-oil repartidos por zonas de calentamiento. Los hornos de fosa son instalaciones compuestas normalmente por varias cámaras en forma de fosa cubiertas por una tapadera móvil. Las fosas disponen de uno o varios mecheros de gas o fuel. Los lingotes se disponen normalmente en posición vertical, se meten y sacan de uno en uno por medio de una grúa especial. El ciclo térmico seguido es: enhornamiento, rampa de calentamiento, mantenimiento a la temperatura de laminación según geometría del lingote y calidad del acero. A.2.) Laminación: El tren de laminación es el conjunto de "cajas laminadoras" donde se realiza el proceso de laminación. Cuando por estas cajas el material sólo pasa una vez, estando una caja a continuación de otra se llama "tren continuo". Para conseguir que el lingote o la palanquilla de salida adquiera la forma deseada es necesario que el material sufra una serie de pasadas por varios cilindros. Para ello hay que diseñar previamente los canales de los cilindros para que secuencialmente conformen el lingote o palanquilla a la configuración geométrica final. A.3.) Corte y enfriamiento: Tras la laminación del desbaste hay que cortar los extremos del lingote para eliminar la mazarota y el pie. Esta operación se realiza por cizalladura o por sierra en caliente. El enfriamiento debe estar muy controlado para que no se produzcan agrietamientos superficiales y estalladuras en las barras. B.) La forja: es el proceso que modifica la forma de los metales por deformación plástica producida por presión o impacto. Esta deformación controlada del metal, realizada a alta temperatura, produce mejor calidad metalúrgica y mejora las propiedades mecánicas. Al calentarla es importante conseguir la uniformidad de temperatura en toda la pieza. Si el corazón del lingote o desbaste está "frío" (menos de 1250º C) pueden aparecer roturas internas, al no tener la misma plasticidad que la superficie. B.1.) Forja libre: se caracteriza porque la deformación del metal no está limitada. Es utilizado cuando la cantidad de piezas a fabricar es pequeña o si el tamaño de la pieza a forjar es muy grande. Existen dos tipos de forja libre: la forja con martillo, donde el lingote del desbaste se apoya en yunque inferior y este a su vez en la "chabota" produciéndose la deformación por los fuertes golpes de la maza que cae sobre el lingote; y la forja

en prensa, los lingotes grandes se sitúan entre el yunque superior y el inferior de prensas hidráulicas. B.2.) Forja por estampación: la fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa. El material se coloca entre dos matrices que tienen huecos grabados con la forma de la pieza que se desea obtener. El metal llena completamente los huecos de la estampa por medio de golpes o presión empleando martillos o prensas. El proceso de estampado termina cuando las dos matrices llegan a ponerse prácticamente en contacto. Se puede realizar en caliente (unos 1000ºC), en semicaliente (entre 850ºC y 1250ºC) o en frío (temperatura ambiente). C.) El moldeo del acero: consiste en verter (colar) el acero en un molde hueco, cuya cavidad reproduce la forma deseada de la pieza y se deja solidificar el metal en dicho molde. La calidad es mucho menor pero también es mucho más económico. El proceso de moldeo consta de las siguientes etapas:



Construcción y preparación del "moldeo".



Fabricación del "molde" a partir del modelo.



Elaboración del moldeo líquido.



Colada del acero líquido en los moldes.



Desmoldeo de la pieza.



Limpieza (desarenado y rebabado).



Tratamiento térmico.



Acabado final.

Clasificación del acero.     









Aceros al carbono. Aceros aleados. Aceros de baja aleación ultrarresistentes. Aceros inoxidables. Aceros de herramientas.

Aceros al carbono. El acero de construcción constituye una proporción importante de los aceros producidos en las plantas siderúrgicas. Con esa denominación se incluye a aquellos aceros en los que su propiedad fundamental es la resistencia a distintas solicitaciones (fuerzas tanto estáticas como dinámicas). De esta forma se los separa respecto a los aceros inoxidables, a los aceros para herramientas, a los aceros para usos eléctricos o a los aceros para electrodomésticos o partes no estructurales de vehículos de transporte. Cabe aclarar que en este concepto de Acero de construcción se pueden englobar tanto los aceros para construcción civil como para construcción mecánica. Aceros aleados. Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte. Aceros de baja aleación ultrarresistentes. Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios. Acero Inoxidable. El acero inoxidable es un acero de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo, u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino, y de menor pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo). Sin embargo, esta capa puede ser afectada por algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos tipos de acero inoxidable contienen además otros elementos aleantes; los principales son el níquel y el molibdeno.



Aceros de Herramientas. El Acero para herramientas es el acero que normalmente se emplea para la fabricación de útiles o herramientas destinados a modificar la forma, tamaño y dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de viruta. Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.1 a 0.30%).

2.3.- RECOCIDO TRATAMIENTO TERMICO ACERO. Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenización (800925ºC) seguido de un enfriamiento lento de la pieza tratada. El objetivo fundamental de este tratamiento es la de suavizar el acero u otro tipo de material para así facilitar el trabajo y la mecanización del mismo , es decir tiene por objeto destruir estados anormales dentro del compuesto tanto en su constitución como en estructura ; en donde a través del empleo del recocido se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza facilitando el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas. Las piezas tratadas con este tratamiento se hacen menos quebradizas y más resistentes a la fractura. El recocido minimiza los defectos internos en la estructura atómica del material y elimina posibles tensiones internas provocadas en las etapas anteriores de su procesado. De acuerdo a los mencionado el recocido debe realizar su calentamiento 20 o 40 °C por encima de la temperatura critica superior Ac1 o Ac3 y así mismo su enfriamiento es efectuado en el horno a excepción del recocido usado para homogenizar la pieza, la cual luego de permanecer en el horno hasta los 650 °C es retirado y puesto al aire libre. El material a recocer se traslada sobre un tablero móvil a través de una cámara de gran longitud con un gradiente (diferencia gradual) de temperaturas cuidadosamente fijado, desde un valor inicial justo por debajo del punto de ablandado hasta la temperatura ambiente en el extremo final. El tiempo de recocido, varía mucho según el espesor de cada pieza. El recocido es necesario como paso intermedio en procesos de manipulación de metales, como la fabricación de alambre o el estampado en latón, para recuperar la ductilidad que el metal a tratar pierde debido al endurecimiento producido durante la operación de modelado, y para obtener los más bajos valores de resistencia a la deformación.

Tipos de Recocido: Existen diferentes tipos de tratamientos térmicos de recocido aplicados a los aceros, entre los cuales destacan: Recocido Completo, Recocido de homogenización, Recocido de Regeneración, Recocido Contra Acritud, Recocido Estabilización, Recocido Globular, Recocido Isotérmico.

Recocido de Homogeneización. Este tipo de recocido tiene por objeto destruir la heterogeneidad química de la masa de un metal o aleación, producida por una solidificación defectuosa. Se realiza a temperaturas relativamente elevadas, cercanas a la de fusión (± 500° C), y este es aplicado principalmente a las aleaciones de metales no férreos propensos a segregación.

Recocido de Regeneración: Tiene por objeto destruir la dureza anormal producida en una aleación por enfriamiento rápido o voluntario (temple). Se realiza a temperaturas elevadas, aunque en general, inferiores a la de la homogeneización, y se aplican exclusivamente a las aleaciones templeables; es decir a la endurecida por enfriamiento rápido. El recocido de regeneración se utiliza para los aceros que presentan efectos de fatiga debido al trabajo que realizan determinadas piezas en el conjunto de las máquinas; buscando a través de él afinar el grano de las piezas.

Recocido Contra Acritud. El recocido contra acritud se aplica a los aceros que han sido deformados en frío; cuyo fin primordial es eliminar el endurecimiento provocado en el material con el uso de una temperatura muy poco superiores a la de re cristalización (± 300 y 400°C), Este recocido es aplicable a todos los metales y aleaciones endurecidos por deformación en frío. Mediante el uso de este tratamiento es posible la recuperación de muchas de las propiedades iniciales del material.

Recocido de Estabilización. El recocido de estabilización tiene por objeto eliminar las tensiones internas de las piezas forjadas o trabajadas en frío (su mecanización o moldeos complicados). Se realiza a temperaturas comprendidas entre los 100 y 200 °C, durante tiempo muy prolongados que pueden alcanzar hasta 100 horas, es aplicable a todos los tipo de metales y aleaciones existentes.

Temperatura de recocido: Para muchos fines se especifica que el acero sea enfriado en el orno desde la temperatura e recocido. En la tabla 3. Se dan las temperaturas y la dureza brinell asociadas, en aceros al carbono durante un recosido sencillo, mientras que en la tabla 4 indica las temperaturas y las durezas para aceros aleados.

Horno de recocido de acero

alambre recocido de acero

2.4.-TEMPLE TRATAMIENTO TERMICO ACERO

Tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia del acero. El temple consiste, en un enfriamiento rápido desde una alta temperatura (750°C – 900°C) a que se ha sometido el acero. Para conseguir que el acero quede templado no basta haberlo calentado a la temperatura conveniente, sino que es necesario que la velocidad de enfriamiento sea la adecuada. 1. Medios de enfriamiento Los medios de enfriamiento más usados son: agua, aceite y chorro de aire, aunque hay otros; así tenemos que la inmersión en mercurio u otro buen conductor de calor, produce mayor dureza y fragilidad que la inmersión en agua, mientras que el enfriamiento en aceite (temple al aceite), endurece sin fragilidad (debido a la menor acción refrigerante del aceite), y eleva por lo tanto la elasticidad, tenacidad y resistencia a la tracción del acero.

Temple al agua Se emplea a temperaturas entre 15° y 20° C. para los aceros al carbón; por este medio el enfriamiento es más rápido y puede producir grietas a los aceros aleados.

Temple al aceite Se emplea para aceros al carbón de menos de 5 mm de espesor y aceros aleados, hay aceites especialmente preparados para este uso, pero se pueden usar aceites de menos de Engler (no. 20), estando a una temperatura de 50° a 60°C.

Temple al aire Para emplear al aire como medio de temple, se somete la herramienta o pieza que ha de templarse a una corriente de aire, teniendo cuidado que el enfriamiento se haga con uniformidad y en caso de herramientas, por la parte del filo. Este medio se emplea en los aceros rápidos.

Estas temperaturas estarás de acuerdo con la cantidad de carbono que contenga el acero y con relación a esto, mientras más pobre es el material en carbono, mayor debe ser el calentamiento. Tipo de Acero

Temperatura

Tipo de Enfriamiento

Suave

845°C – 870°C

Agua

Semiduro

825°C – 845°C

Agua

Duro

805°C – 825°C

Agua

Tabla de temperaturas para el templado.

Después de haber sido endurecido, el acero queda frágil y puede romperse con el golpe más ligero, debido a los esfuerzos internos provocados por el enfriamiento brusco. Para vencer esta fragilidad, el acero se templa; es decir, se vuelve a calentar hasta la temperatura deseada o color correspondiente, y, en seguida, se vuelve a enfriar con

rapidez. El templado le da tenacidad al acero y lo hace menos frágil, aunque se pierde un poco de la dureza. Conforme el acero se calienta, cambia de color, y estos colores indican varias temperaturas de templado. Tabla de colores para el templado Color

°C

°F

Herramientas

Paja tenue

220

430

Cuchillas, brocas, machuelos

Pala medio

240

460

Punzones y terrajas, fresas

Paja oscuro

255

490

Hojas de corte, caras de martillos

Púrpura

270

520

Ejes, cinceles de madera, herramientas

Azul oscuro

300

570

Cuchillos, cinceles de acero

Azul claro

320

610

Destornilladores, muelles

2.5.-REVENIDO TRATAMIENTO TERMICO ACERO

Los aceros suelen quedar excesivamente duros y sobre todo muy frágiles después del temple, por lo que se le somete a continuación para evitar dichos efectos a otro tratamiento llamado revenido. El revenido consiste en un nuevo calentamiento a una temperatura variable, según el resultado que se desea obtener, seguido de un enfriamiento. Las temperaturas del revenido, se pueden medir aproximadamente por medio del color. Cuando las piezas que se revienen, están pulidas, se forma en la superficie una fina capa de óxido que va coloreándose según la temperatura.

Las temperaturas de revenido las proporciona el fabricante de aceros aleados. Tabla de colores de revenido 220°C

Amarillo claro

240°C

Amarillo paja

250°C

Amarillo pardusco

260°C

Rojo obscuro

270°C

Rojo púrpura

280°C

Violeta

290°C

Azul claro

300°C

Azul obscuro Tabla de colores para el revenido.

Amarillo claro. Herramientas que necesitan gran dureza y no están sometidas a golpes bruscos: buriles de grabar, rasquetas y ralladores. Amarillo pardusco. Herramientas de corte expuestas a ciertos golpes; buriles para torno, cepillo, martillos de forjador, punzones, cinceles. Rojo obscuro. Machuelos, brocas. Violeta o azul claro. Herramientas que necesitan gran tenacidad, aunque meno9s dureza; desarmadores, hachas, hojas de tijera. Azul obscuro. Muelles y resortes.

2.6.-TRATAMIENTO TERMOQUÍMICO 1. Gasificación La gasificación es un proceso termoquímico en el que un sustrato carbonoso (Residuo orgánico) es transformado en un gas combustible de bajo poder calorífico, mediante una serie de reacciones que ocurren a una temperatura determinada en presencia de un agente gasificarte (aire, oxígeno y/o vapor de agua). La elección del método para llevar a cabo el proceso de gasificación depende de varios factores como el tamaño y forma del residuo, el aprovechamiento de la energía del gas producido que vaya a hacerse y, por supuesto, de los condicionantes económicos. Por su parte el aprovechamiento energético de este gas pobre puede hacerse quemándolo inmediatamente en una cámara de combustión, o introduciéndolo en una turbina de gas o un motor de combustión interna. El agente gasificante puede ser tanto aire, oxígeno, aire enriquecido con oxígeno, vapor de agua o hidrógeno, de modo que se obtienen diferentes mezclas de gases que a su vez pueden tener diferentes utilidades. 2 Pirolisis La pirolisis se puede definir como la descomposición térmica de un material en ausencia de oxígeno o cualquier otro reactante. Esta descomposición se produce a través de una serie compleja de reacciones químicas y de procesos de transferencia de materia y calor. La pirolisis también aparece como paso previo a la gasificación y la combustión. Se puede considerar que la pirólisis comienza en torno a los 250 °C, llegando a ser prácticamente completa en torno a los 500°C, aunque esto está en función del tiempo de residencia del residuo en el reactor. A partir de la pirólisis pueden obtenerse diferentes productos secundarios útiles en función de la tecnología de tratamiento que se utilice. Los productos primarios formados son los siguientes (en diferentes proporciones según el proceso empleado): Gases: Compuestos principalmente de CO, CO2, CH4, C2H6 y pequeñas cantidades de hidrocarburos ligeros. Líquidos: Compuesto por una gran mezcla de distintos productos como pueden ser: cetonas, ácido acético, compuestos aromáticos, y otras fracciones más pesadas.

Sólidos: El producto sólido de la pirolisis es un residuo carbonoso (char) que puede ser utilizado como combustible o para la producción de carbón activo. Existen diferentes tipos de Pirolisis en función de las condiciones físicas en las que se realice. Así, factores como la velocidad de calentamiento, el tiempo de residencia, la presión, etc., tienen una influencia muy grande en la distribución de productos que se obtienen.