Taller De Materiales 20.docx

Taller de materiales

Wilder Javier Tovar pinilla

Docente Mario remolina

Centro metal mecánico Sena

Materiales

Tocancipa

02 04 2019

1. Que es proceso de endurecimiento superficial aplicado en materiales

Procedimiento que permite, mediante tratamientos de varios tipos, dar a una pieza metálica una dureza superficial especial. Esta característica es indispensable para garantizar cierta resistencia al desgaste de las superficies sometidas a deslizamiento. Por otro lado, no es preciso obtener un endurecimiento durante el frenado, el par de frenado desarrolla un trabajo a expensas de la energía cinética, que resulta disminuida (y con ella la velocidad), transformándose en calor o en energía térmica en el rozamiento entre las pinzas y los discos o entre los tambores y las zapatas; al final, el vehículo se encuentra detenido (v=0), por lo que su energía cinética se ha anulado y transformado totalmente-cimiento de la parte interior de la pieza, ya que la dureza siempre va acompañada de cierta fragilidad y, por ello, la resistencia de aquélla quedaría comprometida. Además, no es económicamente conveniente emplear materiales demasiado caros que unan dotes de dureza a las de resistencia mecánica elevada.

2. Explique los siguientes tratamientos de endurecimiento y o tratamiento superficial dado respectivas aplicaciones

Cementación: La cementación es un tratamiento térmico por el cual el contenido de carbono de la superficie en una pieza de acero con bajo carbono aumenta debido a la exposición a una atmósfera apropiada a una temperatura

dentro del campo de fase austenítico. El endurecimiento se obtiene cuando la pieza se templa y la capa superficial de alto carbono forma martensita. El diagrama Fe-C (ver capítulo 1) muestra que la máxima solubilidad del carbono en la austenita está en el rango entre 0.8% en la temperatura eutectoide y alrededor de 2% en la temperatura eutéctica. Aunque los elementos aleantes reducen la solubilidad del carbono, cantidades más que suficientes de éste pueden introducirse dentro de la austenita en un acero al carbono sin alear o aleado por cementación para producir martensita de máxima dureza después del temple. Pueden desarrollarse algunos inconvenientes, tales como la formación de carburos, de martensita frágil y austenita retenida, si el contenido de carbono es demasiado alto. Por estas razones el contenido máximo de carbono en aceros cementados se controla generalmente entre 0.8 y 1%. La cementación se realiza frecuentemente entre 850 y 950ºC pero a veces se utilizan mayores temperaturas para reducir el tiempo y/o producir capas de alto contenido de carbono de mayor profundidad. La introducción del carbono en la austenita durante la cementación está influenciada por dos procesos importantes. Uno es la reacción que causa que el carbono sea absorbido en la superficie del acero. El otro es la velocidad a la cual el carbono puede difundir desde la superficie al interior del acero. El carbono se introduce por el uso de atmósferas gaseosas Cianuración. Este procedimiento se emplea para endurecer superficialmente pequeñas piezas de acero. El proceso de cianuración efectuado en sales fundidas (baños líquidos) asegura un gran rendimiento. Las propiedades particulares que adquiere el acero cuya capa superficial está saturada a la vez de nitrógeno y de carbono, han determinado la introducción de este proceso en la industria. La cianuración puede realizarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos, esta última se denomina nitro-cementación.

Nitruración Se trata de un tratamiento térmico realizado a temperaturas relativamente bajas (500-570° C), que proporciona nitrógeno en la superficie del acero y su difusión hacia el interior, consiguiéndose durezas elevadas. Se aplica normalmente en piezas de acero previamente templado y revenido para lograr un núcleo resistente, capaz de soportar las cargas externas a que están sometidas y que se tramiten a través de la capa dura. El nitrógeno que se incorpora al acero a 500-570°C, tiene, a esa temperatura, una velocidad de difusión mayor que el carbono, disminuyendo con el incremento de la temperatura. La relación de la difusión a diferentes temperaturas, puede interpretarse aproximadamente

Carbonitruracion Es un tratamiento en atmósfera controlada, que consiste en la incorporación de C y N en la superficie del acero cuando éste se encuentra a elevada temperatura, es decir dentro o por encima de la zona de transformación. Es una modificación de la cementación gaseosa, más que del nitrurado. No se forman nitruros masivos, sino que el N se mantiene mayormente en solución. El carbonitrurado se realiza a la temperatura más baja posible ya que el N mejora su difusión respecto del C, con quien compite en la concentración en la capa carbonitrurada. Es un proceso similar al cianurado que se realiza en sales, pero éste es menos efectivo, ya que en el medio gaseoso se alcanza a controlar perfectamente el potencial de C. La fuente de C es cualquiera de las gaseosas ya vistas, mientras que la del N es el amoníaco. Éste se disocia en la superficie de la pieza a N atómico y difunde dentro del acero junto al C. Las ecuaciones para la incorporación de C, son: 2 C O ↔ [C]F e  + CO2 Para la incorporación de N: 2 NH3 ↔ 2 N + 3 H2 XIV.1. Aplicaciones Se alcanzan mejores

valores de dureza que en el cementado, debido a que el N, que estabiliza la austenita, mejora el temple de la capa; de allí que también puede lograr mejor resistencia al desgaste. Por ello es muy utilizado en piezas de acero al C, que no alcanzan buena templabilidad en la cementación; también se puede aplicar en aceros aleados, como los utilizados en cementación, pero debe tenerse cuidado que no quede austenita retenida en el temple. Las demás características son similares a lo obtenido en la cementación, como el incremento de resistencia al desgaste. Los aceros utilizados son de bajo % de C; con escasas las aplicaciones en aceros de medio % de C. El poder utilizar aceros de menor templabilidad permite al carbonitrurado disminuir el costo de fabricación con respecto al cementado. En el revenido, el carbonitrurado retiene más la dureza que el cementado.

Endurecimiento por inducción Temple por inducción Qué es el temple por inducción? Basado en los mismos principios que el temple convencional pero con el valor añadido de ser un tratamiento local (sólo aplicado a una o varias zonas de la pieza), el temple por inducción consiste en enfriar de manera controlada piezas de acero previamente calentadas a temperaturas superiores a 800ºC. La gran diferencia de la inducción con otros temples reside en la técnica utilizada para el calentamiento. En este tipo de temple se utilizan bobinas de cobre fabricadas a medida de la zona a calentar. Estas bobinas están conectadas, podemos programar la entrega de potencia (kw) y frecuencia de corriente (Hz). Al hacer circular un campo magnético alterno por estas bobinas (inductores) obligamos a la pieza tratada a comportarse como un electroimán que se opone al flujo magnético natural (Corriente de Foucault), fenómeno que se traduce en generación de calor por efecto Joule de manera controlada. En resumen, podemos ajustar perfectamente la temperatura que queremos concreta de esta. Gracias a esta flexibilidad del proceso se pueden conseguir de manera estable los requisitos de dureza y penetración de capa solicitados por el cliente. Una vez calentada la pieza gracias a un correcto diseño de bobina de la

pieza y control de todos los parámetros del generador, empieza la fase de enfriamiento. En inducción siempre se utilizan medios líquidos basados en agua desmineralizada mezclada a diferentes % de polímeros, según requiera cada pieza. Para un correcto enfriamiento (temple) se tiene especial atención al diseño de la ducha, parámetros de composición del líquido de temple y datos de entrega (presión, caudal y temperatura del líquido de temple). La dureza final obtenida dependerá básicamente del material base (composición) y los parámetros de proceso aplicados (temperatura y enfriamiento). Posterior al temple siempre se aplica un segundo proceso de revenido (recocido de eliminación de tensiones) donde de rebaja sensiblemente la dureza obtenida y se consigue aumentar la tenacidad del material para que sea mecánicamente equilibrado. Normalmente se realiza en horno convencional a baja temperatura (250ºC). Aunque en algunos casos también se puede realizar con técnicas de inducción (bobina, ajustes de generador etc). De manera general el temple por inducción tiene diferentes puntos de valor añadido respecto a un temple convencional, como por ejemplo: es un tratamiento localizado no agresivo con el resto de la piza no tratada, es rápido (procesos de segundos) y afecta poco al tamaño de grano de la pieza, económicamente mucho más competitivo que otros temples

Endurecimiento por flameado El endurecimiento por flameado consiste en austenizar la superficie del acero por un calentamiento con una llama de oxiacetileno u oxihidrógeno e inmediatamente templar en agua. Resulta en una capa superficial dura de martensita sobre un interior blando con una estructura de ferrita-perlita. No hay cambio en la composición y, por lo tanto, el acero tratado de esta manera deberá tener un contenido adecuado de carbono para obtener la dureza deseada en la superficie. La velocidad de calentamiento y la conducción de calor hacia el interior son más importantes en la determinación de la profundidad del tratamiento más que la templabilidad del acero. Los gradientes de dureza producidos por varias velocidades de avance de la llama a través de un acero 1050 forjable. Una baja velocidad de avance da mayor penetración del calor y mayor profundidad de endurecimiento. Se desarrollaron numerosos métodos de endurecimiento por llama. El endurecimiento localizado

puede realizarse posicionando la llama sobre el área deseada de la pieza estacionaria. Para barras largas se usan métodos progresivos donde la torcha viaja sobre la pieza a tratar o la pieza viaja bajo la torcha estacionaria. Para barras pequeñas se utiliza el método de rotación de la pieza y torcha estacionaria. En éste se realiza el calentamiento, luego se extingue la llama y finalmente la pieza se templa con un spray de agua o por la introducción de ésta en un tanque de agua. En todos los casos las piezas templadas son luego revenidas para mejorar la tenacidad y aliviar las tensiones producidas por el endurecimiento superficial.

3. realice un cuadro en el que se explique el concepto composición propiedades mecánicas y materiales aplicación de los siguientes materiales concepto

composición

Hierro forjado La palabra

2 % de carbono y

forjado significa "trabajado". En los tiempos medievales, los herreros trabajaban varillas de hierro y las transformaban en diseños curvos complejos para cercos, muebles, puertas y jardineras de ventana.

más de

Hierro colado

2% de carbono y más de 1% de silicio, además de manganeso, fósforo y azufre

Hierro fundido o hierro colado, es un tipo de fusión cuyo tipo más común se conoce como hierro fundido gris, el cual es uno de los materiales ferrosos más utilizados

1 % de silicio, además de manganeso,

Propiedades mecánicas alta resistencia tensil,tenacida ductilidad, trabajo en caliente ,templabilidad

Fósforo y azufre.

Facilidad de maquinado buena, resistencia al desgaste, fricción por frotamiento capacidad para amortiguar vibraciones

Fundición maleable

Su composición es similar a la del hierro gris 3-4 c 1.8-2.8-si

Posee buena fluidez,exelente, capacidad de mecanizado ,buena resistencia al desgaste

Fe-C con un Es un tipo especial de hierro contenido en tratados y procesados Para carbono entre 2.1 producir la estructura y 4.5%. Además nodular el hierro fundido que contienen sale del horno se inocula con habitual-mente: una pequeña cantidad de materiales como magnesio, Si (0.5 - 4 %), Mn cerio, o ambos. (0.3 - 2 %), P (0 Esta microestructura produce 1.5 %), S (< 2 %)

fáciles de mecanizar Se pueden fabricar tanto piezas de grandes dimensiones como de pequeñas y complicadas

El acero fundido se Tiene una resistencia a la clasifica de acuerdo tensión más elevada que con su contenido el hierro de fundición gris, de carbono, en: de pero no se desgasta igual bajo carbono (< 0.2%), de medio de bien. El punto de carbono (de 0.2fluencia a la tensión 0.5%) y de alto puede ir desde 50 hasta 120 kspi (345 a 827 MPa), carbono (> 0.5%). dependiendo de la fórmula. Se utiliza en piezas donde estén presentes

Es más tenaz, más resistente, más dúctil y menos poroso que el hierro de fundición gris

Aleaciones de cobre

puro es difícil de maquinar, tienen excelente resistencia a la corrosión

es una fundición de hierro que se obtiene al calentar la fundición blanca a temperaturas entre 800 y 900 º C por un período de tiempo prolongado y en una atmósfera neutra (para evitar la oxidación), donde se obtiene una descomposición de la cementita, formándose grafito,

Fundición nodular

propiedades deseables como alta ductilidad

Acero fundido

no es bronce ni latón; es la más resistente de las aleaciones, con resistencias que se acercan a la de los aceros aleados (1.380 MPa).

Cobre 84-0-86-0 Estaño 40-0-60-0 Ferro-0-30Antimonio-0-25 Níquel-1-0 Fosforo 0.05

sirve para resortes

Aleación de aluminio Poseen resistencias muy superiores al aluminio puro. Uso fundamental en la industria aeronaval y la automovilística.

maquinabilidad más sencilla, Se vacía, máquina, suelda forjados, extruidos y comprimidos.