Pre In For Me 3

Recocido de aleaciones férreas: Para modificar las propiedades de los aceros se aplican diferentes procedimientos de recocido. Antes de describir cada uno de ellos es necesario un comentario sobre los límites de fase. En la figura 1 se muestra una parte del diagrama Fe-C en la vecindad del eutectoide. La línea horizontal a la temperatura eutectoide, convencionalmente designada A1, se denomina “temperatura crítica inferior” y significa que, por debajo de la misma y en condiciones de equilibrio, la austenita se convierte en ferrita y cementita. Los límites de fase A3 y Acm representan las líneas de “temperatura crítica superior” para los aceros hipo e hipereutectoides, respectivamente. A temperaturas y composiciones por encima de estos límites prevalece la fase austenita.

Figura 1: Región del diagrama Fe-C próximo al eutectoide, donde se indica el tramo de temperaturas de tratamiento térmico del acero al carbono.

a) Recocido de austenización completa: Este tratamiento exige sobrepasar ligeramente la temperatura crítica superior A3 o Acm del acero (15 a 40º C sobre la temperatura crítica) y mantenerlo durante un cierto tiempo para lograr que todo el acero se encuentre en estado austenítico. La duración depende del tamaño (masa) de la pieza, de la temperatura, de la velocidad de calentamiento, del tipo de acero y del estado inicial y final del material. El tiempo de mantenimiento del acero a la temperatura determinada comienza cuando toda la pieza ha alcanzado esa temperatura. Aún cuando el acero se encuentra a una temperatura superior a A3 o Acm y todo el carbono forme solución sólida con la austenita, puede ocurrir que algunas regiones de austenita tengan más carbono que otras. Entonces el porcentaje de carbono tiende a igualarse en toda la masa, pero esta tendencia puede ser retardada por las segregaciones no metálicas, por el fósforo y el oxígeno que se encuentran en solución y que tenderán a repeler el carbono. Como la difusión del carbono es mucho más rápida a alta temperatura, para reducir el tiempo de calentamiento podría efectuarse el tratamiento a temperaturas muy superiores a la crítica, pero en este caso se produciría un gran aumento del tamaño de grano por lo que se prefiere prolongar su duración y realizarlo a temperaturas más bajas. El tiempo necesario para obtener una estructura de austenita homogénea, varía con la máxima temperatura alcanzada y con las características de la microestructura inicial. Cuanto más alta sea la temperatura alcanzada, se necesitará menos tiempo para homogeneizar la microestructura. La figura 2 presenta la influencia del tiempo y la temperatura sobre la austenización de una acero eutectoide. FIGURA 2 Si el calentamiento ha sido bastante rápido, el tiempo de permanencia deberá ser grande; en cambio, si la primera fase del calentamiento ha sido lenta, el tiempo de permanencia puede ser menor, ya que la penetración del calor, habrá sido mejor y la última fase del calentamiento puede considerarse casi como parte de la permanencia a temperatura. En general, el tiempo de permanencia oscila entre 0,5 y 1 hora por pulgada de espesor. Respecto a la velocidad de enfriamiento, esta debe ser lo más lenta posible (enfriar dentro del horno, es decir, se apaga el horno, y este y la pieza llegan a temperatura ambiente al mismo tiempo, generalmente varias horas). Esto se hace ya que cuanto más lento sea el enfriamiento, más blando queda

el material, obteniéndose estructuras laminares. En el diagrama Fe-C se indican las temperaturas de transformación teóricas, es decir, las correspondientes a calentamiento o enfriamientos infinitamente lentos. Como en la práctica esto no ocurre, los puntos críticos en el enfriamiento son una poco inferiores a los indicados en el diagrama, efectuándose por lo tanto, la transformación de la austenita a temperaturas más bajas que las teóricas. A modo de ejemplo, se dan algunos casos para clarificar los cambios de dureza y microestructura: Un acero con 0,34% de Carbono, al ser recocido, toda la austenita presente a alta temperatura, se transforma en Ferrita y Perlita durante el enfriamiento lento. Si el acero contiene aproximadamente 0,75% de Carbono, después del enfriamiento lento, contiene sólo perlita (sin ferrita libre). Un acero con un porcentaje de carbono más elevado, como por ejemplo 1,09% de carbono, después del enfriamiento, contiene Perlita y Carburo libre. Por lo tanto, después de recocido un acero, presenta una microestructura compuesta de perlita, acompañada de ferrita o carburos libres dependiendo de la composición del acero. Con respecto a esto, el orden en cuando a dureza de las microestructuras de mayor a menor es: Con carburos libres, Perlita, Perlita mas ferrita. Esto ya que los carburos son más duros que la perlita y esta que la ferrita. En general, la estructura resultante es blanda y dúctil. El recocido de austenización completa necesita mucho tiempo, pero origina una microestructura con granos pequeños y uniformes. Normalizado: Es uno de los tratamientos más fáciles de realizar; se emplea para piezas fundidas, forjadas o mecanizadas en que se desea afinar la estructura y eliminar tensiones que suelen aparecer en la solidificación u otras operaciones posteriores. Tal tratamiento lleva los aceros a un estado estructural tal que los constituyentes microscópicos se consideran normales o propios de su composición. Incluso se aplica después de ciertos sobrecalentamientos o enfriamientos efectuados en malas condiciones y siempre que se desee destruir los efectos de cualquier calentamiento o tratamiento anterior. Los aceros se calientan a una temperatura superior a la crítica A3 o Acm (55 a 85º C sobre la temperatura crítica), se deja a esa temperatura un cierto tiempo de acuerdo al tipo de acero y forma-tamaño de la pieza (aproximadamente 0,5 horas) y luego se deja enfriar al aire tranquilo. Es un tratamiento típico de aceros al carbono tipo SAE 1015-1050 y muy rara vez se le emplea en los aceros de herramientas o aleados de construcción.

En las figuras 1 y 3 se pueden comparar estos tratamientos antes mencionados.

b) Recocido de austenización incompleta: Este tipo de recocido se aplica casi exclusivamente a los aceros hipereutectoides con el objeto de ablandarlo y mejorar su maquinabilidad. Esto se consigue al disminuir su dureza y obtener una estructura favorable al mecanizado. Las temperaturas varían entre A1 o Acm, logrando que sólo un 70-90% de la masa del material alcance el estado austenítico. Así por ejemplo, un acero de 1,25% de carbono recocido con austenización completa queda con estructura laminar y una dureza aproximada de 220 Brinell; el mismo acero con recocido de austenización incompleta queda con estructura globular y 180 Brinell. Las temperaturas más empleadas para este tipo de recocido son 760-780º C para los aceros al carbono; 875º C para los aceros de alta aleación (aceros rápidos indeformables) y 800-850º C para los aceros de media aleación. El enfriamiento hasta los 500-600º C debe ser muy lento (10-20º C por hora) para obtener bajas durezas.

c) Recocido para alivio de tensiones o Recocido subcrítico: En este caso el calentamiento se hace a una temperatura bajo la temperatura crítica a1, es decir, el acero no se austeniza y por ello la velocidad de enfriamiento no tiene importancia pues el acero no ha sufrido transformaciones estructurales, pudiendo incluso enfriarse al aire sin que endurezca. Este recocido elimina tensiones internas aumentando la ductilidad. Este proceso con el que se quiere lograr ablandamiento. Ej. Un acero endurecido íntegramente (60 Rc) puede ablandarse hasta durezas de 24 a 20 Rc, manteniéndolo brevemente a temperaturas comprendidas entre 650 y 690º C. Un tiempo de mantenimiento más prolongado, a estas temperaturas, puede producir un producto ligeramente más blando. El recocido subcrítico de ablandamiento no puede producir un estado tan blando como el originado por el recocido propiamente dicho. Puede, sin embargo, ser preferido, en ocasiones, por una serie de razones. En algunos casos puede interesar conseguir una dureza ligeramente mayor, quizá para obtener mayor resistencia o tal vez para lograr una mejor maquinabilidad. Además, el acero no forma cascarilla, o se descarbura menos, a temperatura inferior, lo cual es importante en ocasiones. Finalmente, la velocidad de enfriamiento, después de un recocido subcrítico, no tiene una influencia significativa en la dureza o en la estructura y esto simplifica el tratamiento térmico. Queda por comentar la diferencia en estructura que se presenta en un acero que ha sido recocido por encima de la temperatura crítica y en otro que ha sufrido un recocido subcrítico. d) Recocido de recristalización o contra acritud:

Se emplea para aceros de bajo contenido en carbono (inferior a 0.30%) que han sufrido un fuerte trabajo en frío por laminado o estirado y en los que la dureza ha aumentado por deformación de los cristales, habiéndose disminuido al mismo tiempo la ductilidad y el alargamiento hasta limites tan bajos que no se puede seguir el proceso mecánico de transformación en frío porque se rompe el acero. Se realiza a temperaturas mas bajas que las del ablandamiento(550-650º).

e) Recocido de globulización o eferoidización: Los aceros medios y altos en carbono tienen una microestructura consistente e perlita gruesa que puede llegar a ser demasiado dura para la deformación plástica y para el mecanizado. Estos aceros, y también los otros, se pueden recocer para desarrollar la microestructura de esferoiditas. El acero esferoidizado o globulizado tiene la máxima blandura y ductilidad y es fácilmente mecanizable o deformable. El tratamiento térmico de globulización consiste en calentar la aleación a temperatura justo por debajo del eutectoide (línea A1 de la figura 2 o a 700º C) en la región α + Fe3 C del diagrama de fases. Si la fase madre es perlita, el tiempo de globulización suele durar de 15 a 25 horas. Durante este recocido es Fe3 C coalesce para formar partículas de esferoidita. Los carburos e forma de glóbulos pueden ser obtenidos de diferentes formas. Por ejemplo: Cuando una perlita laminar se calienta hasta una temperatura un poco por debajo de la crítica tiende a globulizarse. Una estructura martensítica al calentarse un poco por encima de la temperatura crítica, presentará carburos globulizados. Finalmente algunos tipos de aceros forman carburo globular cuando se enfrían a velocidades determinadas, desde una temperatura superior a la crítica. Es decir que la globulización también puede efectuarse por caminos distintos dependiendo de la naturaleza y composición del acero que va a ser tratado. Por lo tanto, cuando se desea conseguir una estructura globulizada hay que estudiar cual es el método que logra obtenerla más rápidamente. Como se mencionó antes, el globulizado puede desearse para facilitar el mecanizado de ciertas piezas y para conseguir uniformidad en el temple de algunos tipos de aceros.

Tipo de Recocido

Tº de Recocido

Observaciones

Recocido de austenización completa

15º a 40º sobre A3

Recocido de austenización incompleta

Varían entre A1 y Acm • 760-780º C aceros al C; • 875º C Aceros de alta

El tiempo de recocido es el necesario para austenizar completamente la pieza, entre 0.5 a 1 hora por pulgada de diámetro. Estructura resultante blanda y dúctil, de granos finos. El enfriamiento debe ser lento para obtener bajas durezas. Se aplica a aceros hipereutectoides con el objeto de ablandarlo y mejorar su maquinabilidad.

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Recocido para alivio de tensiones

800-850º C aceros de media aleación. Por debajo de A1

Recocido de recristalización

Entre 550-650º C

Recocido de globulización

Justo debajo de A1

La velocidad de enfriamiento no tiene importancia pues el acero no ha llegado a austenizarse no produciéndose transformaciones. Este recocido elimina tensiones internas aumentando la ductilidad Se emplea para aceros de bajo contenido en carbono (inferior a 0.30%) que han sufrido un fuerte trabajo en frío Se aplica en aceros medios y altos en carbono.

Se desea conseguir una estructura globalizada para obtener máxima blandura y ductilidad.