Tratamiento Térmico de Materiales

Tratamiento Térmico de Materiales

1. Alteración de propiedades específicas del material.

   • Proceso de calentamiento y enfriamiento controlado
   • Objetivos
     • Aumentar resistencia y dureza.
     • Mejorar ductilidad y facilidad de trabajo
     • Cambiar tamaño de granos y composición química
     • Modificar propiedades eléctricas y magnéticas
   • Clasificación
     • Aleaciones Alotrópica
       • Cambios en la estructura reticular (mayoría son ferrosas).
     • Aleaciones No Alotrópicas
       • Principalmente no ferrosas, algunas ferrosas.

2. Efecto de la Velocidad de Enfriamiento en Metales

   • Aleaciones Ferrosas
     • Composición: hierro puro + carbono (0 - 1.5%).
       • Aceros al Bajo Carbono
   • Velocidades de Enfriamiento
     • Rápida: Proceso de endurecimiento
     • Lenta: Proceso de recocido.
   • Endurecimiento
     • Calentar a 27.7 - 55.6 °C sobre temperatura crítica y enfriar rápidamente en agua
       • Alta dureza (R 60) y fragilidad.
         • Principalmente martensita
   • Recocido
     • Recalentar y enfriar lentamente en horno.
       • Mayor tenacidad (R 20) y menor dureza.
         • Perlita de grano grueso

3. Efecto del Carbono

   • Alto Contenido de Carbono
     • Dureza alta pero fragilidad, pérdida de tenacidad.
   • Bajo Contenido de Carbono
     • No se forma martensita, no se endurece.

4. Prueba de Templabilidad Jominy

   • Calentar una barra y templar en un extremo.
     • Dureza a lo largo de la barra
       • Una templabilidad de cero resulta en una curva plana.

5. Procesos y Métodos para Endurecimiento

   • Transformación de Fase
     • Calentar sobre la temperatura crítica.
       • Enfriar rápidamente para aumentar resistencia.
         • Uso común en aleaciones ferrosas (acero).
   • Endurecimiento por Precipitación
     • Calentar hasta disolver el soluto.
       • Enfriar lentamente para evitar separación del soluto.
         • Uso común en materiales no ferrosos.
   • Transformaciones Estructurales
     • Martensita
       • Solución sólida supersaturada de carbono
         • Proceso de dos paso
           • Calentar a estado austenítico y enfriar rápidamente
     • Austenita
       • Solución sólida de carbono en hierro gamma (retícula FCC).

6. Endurecimiento de Aleaciones No Ferrosas

   • En Solución
     • Calentamiento: 482-538 °C (900-1,000 °F)
       • Enfriamiento rápido por inmersión.Mantiene solución supersaturada.
   • Endurecimiento por Precipitación
     • Recalentamiento: 121-204 °C (250-400 °F).
       • Acelera movimiento de átomos en solución.
         • Envejecimiento natural (temperatura ambiente) y tratamiento térmico.

7. Medios y Sistemas de Enfriamiento por Inmersión

   • Agua: Produce capa de vapor.
   • Aceite:Para metales a altas temperaturas
   • Salmueras: enfriamiento más rápido.
   • Aire: enfriamiento lento, produce martensita solo en aceros específicos.

8. Procesos de Templado (Revenido)

   • Recocido: calentar y enfriar lentamente.
   • Liberado de esfuerzos: calentar a 593-704 °C (1,100-1,300 °F) para eliminar esfuerzos residuales.
   • Esferoidización: transformar cementita en esferoides para facilitar maquinado.
   • Recocido isotérmico: mantiene temperatura constante durante enfriamiento.
   • Enfriamiento interrumpido: se forma martensita, pero se controla mejor.

9. Procesos de Endurecimiento de Superficies

   • Sin cambio de composición.
     • Cambio de composición
       • Carburación: aumentar carbono en superficie
       • Nitruración: absorción de nitrógeno para formar nitruros.
       • Cianuración: similar a carburación, pero con cianuro.
     • Inducción.
       • Calentamiento localizado mediante inducción electromagnética
     • Flama
       • Calentamiento amplio, genera más deformación.

10. Equipo y Métodos para Tratamiento Térmico

    • Requisitos del Equipo
      • Manejo de piezas de varios tamaños.
      • Capacidad de alcanzar temperaturas necesarias.
      • Atmósfera controlada (sin escamas, oxidación, descarburación)
    • Tipos de Equipo para Calentamiento
      • Hornos
        • Vacío: Evita reacciones y es costo-efectivo.
        • Exotérmicas: Combustión dentro del horno
        • Endotérmicas: Necesitan calor externo

11. Tratamiento Térmico de Materiales No Metálicos

    • Vidrio
      • Recocido y templado: Para eliminar tensiones.
    • Plásticos
      • Recocido: Reduce contracción y deformación

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