LABORATORIO DE MATERIALES TRATAMIENTOS TERMICOS Y METALOGRAFIA

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TIPOS DE ENFRIAMIENTO

Baño de agua: Se utiliza especialmente en el temple de aceros al carbono con bajo contenido en este elemento. Deben mantenerse a una temperatura entre 15 y 25°C y no deben de tener ninguna contaminación de jabón debido a que disminuye el poder refrigerante del medio. Es recomendable agregar al agua un 10% de sal común o 5% sosa caustica.

Baño de aceite: Cuando se requiere un medio de enfriamiento a velocidad intermedia, se emplea como medio refrigerante al aceite, que generalmente es usado para templar aceros aleados y con contenidos en carbono. El aceite como medio de enfriamiento debe de tener al momento de ser usado, entre 40 y 60 °C de temperatura para obtener mejores resultados.

Aire: Este medio de enfriamiento es muy utilizable en varios tratamientos térmicos. El aire a presión se usa para templar aceros de alta aleación, el aire tranquilo se utiliza como medio de enfriamiento en el normalizado o recocido de regeneración, en el revenido y en el recocido su crítico. También se emplean para la última etapa del enfriamiento del temple isotérmico y para los aceros Autotemplantes.

Enfriamiento al horno: Es un procedimiento muy usado industrialmente, con el se consiguen velocidades de enfriamiento más bajas, para efectuarlas se apaga el horno y se deja enfriar con la puerta cerrada, si se quiere bajar aún más la velocidad de enfriamiento, se enciende periódicamente el horno durante lapsos de tiempo.

Ductilidad: La ductilidad es otra importante propiedad mecánica. Es una medida del grado de deformación plástica que puede ser soportada hasta la fractura. Un material que experimenta poca o ninguna deformación plástica se denomina frágil. La ductilidad puede expresarse cuantitativamente como alargamiento relativo porcentual, o bien mediante el porcentaje de reducción de área.

Fases

Austenita: Se define como una solución sólida de carbono en hierro gamma. Solo es estable a temperaturas superiores a 723 ºC, desdoblándose por reacción eutectoide, a temperaturas inferiores, en ferrita y cementita. Solo puede aparecer austenita a temperatura ambiente en los aceros austeníticos, en este caso la austenita si es estable a temperatura ambiente. Es deformable como el hierro gamma, poco dura, presenta gran resistencia al desgaste, es magnética, es el constituyente más denso de los aceros y no se ataca con reactivos. La resistencia de la austenita retenida a la temperatura ambiente oscila entre 80 y 100 daN/mm2 y el alargamiento entre 20 y 25 %. Puede disolver hasta 1,7-1,8 % de carbono. Presenta red cristalográfica cúbica centrada en las caras (c.c.c.), con los siguientes parámetros de red, a=3,67 A y d=2,52 A.

Ferrita: Este constituyente está formado por una solución sólida de inserción de carbono en hierro alfa. Es el constituyente más blando de los aceros pero es el más tenaz, es el más maleable, su resistencia a la tracción es de 28 daN/mm2 y su alargamiento de 35 %. Su solubilidad máxima es de 0,008 %. Puede también mantener en solución de sustitución a otros elementos tales como Si, P, Ni, Cr, Cu... que figuran en los aceros, bien como impurezas, bien como elementos de aleación. La ferrita se presenta en los aceros hipoeutectoides como constituyente y mezclada con la cementita entra a formar parte de la perlita. Si el acero es muy pobre en carbono, su estructura está formada casi en su totalidad por granos de ferrita cuyos límites pueden revelarse fácilmente con el microscopio, después de un ataque con ácido nítrico diluido. Los granos son equiaxiales. Tiene una distancia interatómica de 2,86 A y un diámetro atómico de 2,48 A.

Perlita: Está formada por una mezcla eutectoide de dos fases, ferrita y cementita, se produce a 723 ºC cuando la composición es de 0,8 %. Su estructura está constituida por láminas alternadas de ferrita y cementita, siendo el espesor de las láminas de ferrita superior al de las de cementita, estas últimas quedan en relieve después del ataque con ácido nítrico, lo cual hace que en la observación microscópica se revelen por las sombras que proyectan sobre las láminas de ferrita. La perlita es más dura y resistente que la ferrita, pero más blanda y maleable que la cementita. Se presenta en forma laminar, reticular y globular.

Bainita: Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a 500°C. Se diferencian 2 tipos de estructuras: la Bainita superior de aspecto arborescente formada a 500-580°C, compuesta por una matriz ferrítica conteniendo carburos y la Bainita inferior, formada a 250-4000 ºC tiene un aspecto similar a la martensita y está constituida por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos. La bainita tiene una dureza que va de 40 a 60 HRc.

Martensita: Es una solución sólida, intersticial, sobresaturada de carbono en hierro alfa. Es el constituyente estructural de temple de los aceros y su microestructura se presenta en forma de agujas cruzadas. Los átomos de hierro están como en la ferrita, en los vértices. Los átomos de carbono están en las caras y en las aristas, presenta por tanto una red distorsionada. Esta distorsión de la red es la responsable de la dureza de la Martensita. Presenta una red tetragonal. Sus características mecánicas son resistencia a la tracción entre 170-250 Kg/mm2, dureza HRc entre 50-60, alargamiento de 0,5 % y es magnética.

Ferrita alfa: es una solución sólida, cubica de cuerpo centrado (BCC) es decir, es estable, muy suave. Le otorga al material resistencias bajas porque es el microconstituyente más blando de todos y su ductilidad elevada.

Ferrita Delta: es soluble, solo ella a ciertas condiciones a temperaturas muy elevadas vuelve a ser cubica de cuerpo centrada, además tiene una solución solida de hierro y carbono.

Ferrita gamma: se combina con facilidad al varias las temperaturas.

Examen metalográfico: Se hace buscando que salga, que se muestre la conclusión interna real del material. Se hace el examen en el que va a indicar en qué condiciones está en ese momento si ese material se somete a un trabajo, se somete a un tratamiento térmico lo que sea se le realizara nuevamente otro examen que va a mostrar otras cosas porque el examen metalográfico es el estudio momentáneo del material. El examen metalográfico arroja información de importancia de interés para justificar fallas de piezas, para verificar control de calidad y para selección de material. Sobre todo se utiliza para análisis de falla.

Para profundizar la