TRATAMIENTO TÉRMICO RECOCIDO Y NORMALIZADO

“Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país”Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 TRATAMIENTO TÉRMICO RECOCIDO Y NORMALIZADO 1. Introducción: Los Tratamientos Térmicos son una herramienta muy utilizada para la obtención de propiedades mecánicas adecuadas necesarias en determinados procesos de producción. Este laboratorio es realizado con el fin de conocer y relacionarse con los ensayos de Tratamientos Térmicos realizados sobre piezas metálicas, y así, estar en capacidad de medir las propiedades obtenidas al realizar este proceso, tales como cambios en la dureza del material y efectos sobre el material, entre otros. De igual forma, también tiene por objetivo desarrollar habilidades para manejar los instrumentos requeridos en la práctica tales como el durómetro y el horno para el calentamiento de las piezas. Para la correcta realización de esta prueba, se recomienda que los estudiantes hayan comprendido previamente el contenido de ésta, consignado en el Protocolo. 2. Objetivos:  Poder diferenciar entre los diferentes tipos de Tratamiento Térmico (Temple, Revenido y Recocido).  Reconocer los constituyentes del normalizado y recocido  Estudiar la microestructura como la deformación de granos, orientaciones y recuperación de sus propiedades mecánicas.  Reconocer los constituyentes del normalizado y recocido  Estudiar la microestructura como la deformación de granos, orientaciones y recuperación de sus propiedades mecánicas. 3. Fundamento teórico: “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Tratamiento térmico El Tratamiento Térmico involucra varios procesos de calentamiento y enfriamiento para efectuar cambios estructurales en un material, los cuales modifican sus propiedades mecánicas. El objetivo de los tratamientos térmicos es proporcionar a los materiales unas propiedades específicas adecuadas para su conformación o uso final. No modifican la composición química de los materiales, pero si otros factores tales como los constituyentes estructurales y la granulometría, y como consecuencia las propiedades mecánicas. Se pueden realizar Tratamientos Térmicos sobre una parte ó la totalidad de la pieza en uno ó varios pasos de la secuencia de manufactura. En algunos casos, el tratamiento se aplica antes del proceso de formado (recocido para ablandar el metal y ayudar a formarlo mas fácilmente mientras se encuentra caliente). En otros casos, se usa para aliviar los efectos del endurecimiento por deformación. Finalmente, se puede realizar al final de la secuencia de manufactura para lograr resistencia y dureza. Etapas del tratamiento térmico Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación:  Calentamiento hasta la temperatura fijada: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza.  Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor.  Enfriamiento: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice. TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Existen varios tipos de Tratamientos Térmicos, pero en ésta práctica solo se trabajarán dos de estos: Recocido, normalizado. A continuación se presentan las principales características de cada uno de estos tipos de Tratamientos Térmicos Recocido Es un tratamiento térmico que normalmente consiste en calentar un material metálico a temperatura elevada durante largo tiempo, con objeto de bajar la densidad de dislocaciones y, de esta manera, impartir ductilidad. El Recocido se realiza principalmente para: Alterar la estructura del material para obtener las propiedades mecánicas deseadas, ablandando el metal y mejorando su maquinabilidad. Recristalizar los metales trabajados en frío. Para aliviar los esfuerzos residuales. Las operaciones de Recocido se ejecutan algunas veces con el único propósito de aliviar los esfuerzos residuales en la pieza de trabajo causadas por los procesos de formado previo. Este tratamiento es conocido como Recocido para Alivio de Esfuerzos, el cual ayuda a reducir la distorsión y las variaciones dimensiónales que pueden resultar de otra manera en las partes que fueron sometidas a esfuerzos. Se debe tener en cuenta que el Recocido no proporciona generalmente las características más adecuadas para la utilización del acero. Por lo general, al material se le realiza un tratamiento posterior con el objetivo de obtener las características óptimas deseadas. Normalizados El normalizado es un tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y unas características tecnológicas que se consideran el estado natural o inicial del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple. “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Para los aceros hipoeutectoides, la temperatura de calentamiento sobrepasa la línea A3 y para los aceros hipereutectoides sobrepasa la línea Acm, sin los inconvenientes, en este último caso, en el enfriamiento al aire que se sigue, deberá darnos una estructura con una formación de una corona frágil de carburos. La normalización da lugar a refinar la granulación grosera de las piezas de acero fundido principalmente. Frecuentemente y con el mismo objetivo. La normalización es aplicada en piezas después de laminados o forjados, es decir sirve para refinar su estructura. El tratamiento mejora también la uniformidad de la microestructura 4. Procedimiento experimental Materiales y equipos:  Probetas 1”×4” (0.40, 0.60) %C  Papeles abrasivos (100, 220, 400, 600, 1000, 1500, 2500)  Caja de acero (para el horno)  Alcohol y algodón  Nital 3% (ataque químico)  Alumina (pulir)  Pinzas Desarrollo experimental La primera fase consiste Calentar el horno hasta una temperatura de austenizacion 850 ºC Preparamos una caja de acero de 3/8” con un poco carbón mineral a malla ¼ molido. Luego preparamos las probetas para ponerlas en la caja, a una de las probetas le colocamos un alambre a su alrededor para facilitar su retiro. Después llenamos con carbón la caja tapando las dos probetas para introducirlas luego al horno. “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Se procede a colocar la caja de acero dentro del horno a una temperatura de 850 ºC, por seguridad usar lentes oscuros y guantes. El tiempo de permanencia en el horno es de 1 hora. Luego cumplido la hora pasamos a retirar momentáneamente el recipiente, cuidando de que la temperatura del horno no descienda. Procedemos a sacar la probeta con el alambre amarrado a si, para hacer su enfriamiento al aire (normalizado), y regresamos el recipiente al horno con una sola probeta, la cual se enfriara al mismo tiempo que el horno (recocido). “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Tomamos las muestras una vez ya enfriadas y les hacemos un corte transversal a cada una usando un disco de corte con bastante refrigeración, de manera que queden 2 partes de cada tratamiento las cuales una de cada serán usadas para el análisis metalográfico y su prueba de dureza respectivamente Análisis metalográfico Preparación mecánica Desbaste Durante el desbaste se remueve la superficie dañada o deformada, que fue generada durante el corte, mientras que introduce sólo cantidades limitadas de deformaciones “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Pulido Esta operación tiene por finalidad eliminar las rayas producidas en el pulido preliminar y obtener, por ultimo una superficie pulida, uniforme y libre de rayas. Ataque químico La forma de realizar el ataque químico es generalmente Por inmersión de la probeta en el reactivo o poniendo en contacto con la superficie de la misma un algodón impregnado. Sea cualquier el método de ataque químico que se naya de emplear es preciso Observación microscópica La muestra se coloca en la placa de un microscopio metalúrgico, de modo que la superficie de la muestra sea perpendicular al ojo óptico. Puede observarse con ampliaciones diferentes, y elegir la adecuada. “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Microestructura acero 1080 Recocido “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Microestructura acero 1045 Normalizado “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Análisis de dureza Tabla de medidas de dureza Distancia del medio hacia el exterior (mm) Recocido 1080 (HRC) Normalizado 1045 (HRB) 2 20.5 70.7 4 21.9 74.3 6 23.2 79.2 8 24.2 85.5 10 25.8 87.8 12 26.5 89 14 26.1 88.6 16 25.4 86.1 18 24 83.1 20 22.6 77.8 22 21.3 74.8 24 20.2 71.2 Normalizado 1045 HRB 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 5 10 15 20 25 30 HRB “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Curva de dureza Recocido 1080 HRC 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 HRC “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 Curva de dureza 5. Conclusiones  En este trabajo se presenta la experiencia en la enseñanza de diagramas de fase binaria desde el punto de vista termodinámico  Las propiedades mecánicas después del tratamiento térmico final dependen mucho de la temperatura de temple  Se discuten las habilidades procedimentales y actitudinales asociadas a este proceso de enseñanza - aprendizaje. Se ha observado la búsqueda de soluciones por parte de los alumnos para justificar discrepancias. Esto lleva al alumno a plantearse interrogantes, a reflexionar y sacar conclusiones, facilitando la compresión de los conceptos involucrados.  La microdureza depende de los elementos aleantes, a mayor contenido de cobre mayor valor de dureza  Los valores de microdureza obtenidos para las aleaciones no fueron totalmente satisfactorios. “Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación en nuestro país” Laboratorio de Metalurgia Física II-2013 6. Bibliografía  A.P. Guliáev. Metalografía Tomo 2. Editorial Mir, 1978.  Polytechnique et Universitaires Romandes Laussane (1999). 7. Anexos