TEMA PARA LA MATERIA DE INGENIERÍA DE MATERIALES...t/t

1. TRATAMIENTOS DE LOS MATERIALES
Tratamientos térmicos
Tratamientos termoquímicos
Tratamientos mecánicos
PROFESOR: MIGUEL ANGEL CASTRO RAMÍREZ

2. INDICE
• TIPOS DE TEMPLE
• Temple continuo completo.
• ¿Qué es un tratamiento térmico? • Temple continuo incompleto.
• ¿Qué es un tratamiento termoquímico? • Temple martempering.
• Temple austempering.
• Referentes de temperaturas en los tratamientos • Temple superficial.
• Fundamento de los tratamientos térmicos • REVENIDO
• RECOCIDO
• Constituyentes metaestables de los aceros
• RECOCIDO: Tipos.
• Martensita
• Recocido de regeneración
• Bainita • Recocido globular
• Troostita • Recocido de ablandamiento
• Resumen: velocidad de enfriamiento -transformación. • Recocido de homogenización
• Recocido de recristalización
(ºC/sg)
• Recocido isotérmico
• Finalidad de los tratamientos térmicos • NORMALIZADO
• Factores comunes a los tratamientos térmicos. • TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
• Calentamiento • CEMENTACIÓN
• Velocidad de calentamiento • Proceso de cementación
• Tiempo de permanencia • NITRURACIÓN
• TRATAMIENTOS TÉRMICOS • Proceso de nitruración
• ¿QUE ES EL TEMPLE? • CIANURACIÓN
• Fundamento • Proceso de cianuración
• Finalidad • CARBONITURACIÓN
• Calentamiento • TRATAMIENTOS MECÁNICOS : FORJ
• Temperaturas recomendadas
• Tiempo de calent. y velocidad de enfriamiento
• Medios de enfriamiento

3. ¿Qué es un tratamiento térmico?
 Son procesos técnicos que,
mediante calentamientos y
enfriamientos, producen cambios en
las propiedades mecánicas de los
materiales, es decir, aumentan la
resistencia a la tracción y la dureza,
sin alterar su composición química.

4. ¿Qué es un tratamiento termoquímico?
 Son procesos técnicos que,
mediante calentamientos,
enfriamientos y cambios en la
composición química de los
materiales, provocan un aumento de
la resistencia y la dureza de las
superficie exterior de las piezas,
manteniendo el núcleo de las
mismas con las propiedades
iniciales.

5. Referentes de temperaturas en los tratamientos
 Son las líneas de
transformación de
los constituyentes
estables en el
diagrama Fe-C
(perlita, ferrita y
cementita)
– Ac3: ferrita
– Acm: cementita
– Ac1: perlita

6. Fundamento de los tratamientos térmicos
 El fundamento es obtener
constituyentes metaestables,
sometiendo a la austenita a un
enfriamiento más rápido que el
recogido en el diagrama Fe-C
 La velocidad de los
constituyentes estables del
diagrama Fe-C es de 50ºC/seg.
 Los constituyentes
metaestables se obtienen por
enfriamiento a velocidades
superiores a 50ºC/seg.

7. Constituyentes metaestables de los aceros
 MARTENSITA:
– Velocidad de
enfriamiento de la
austenita > 600ºC/seg.
– Solución solida
sobresaturada de
hierro alfa y carbono.
– Constituyente básico
de los aceros
templados.

8. Constituyentes metaestables de los aceros
BAINITA:
– Velocidad de
enfriamiento de la
austenita entre 275
y 500ºC/seg.
– Formado por una
mezcla difusa de
ferrita y cementita.

9. Constituyentes metaestables de los aceros
 TROOSTITA:
– Velocidad de enfriamiento
de la austenita entre 50 y
200ºC/seg.
– También puede obtenerse
por transformación
isotérmica de la austenita
a temperaturas de 500 y
600 ºC.
– Formado por una fina
dispersión de cementita
en hierro alfa.

10. Resumen: velocidad de enfriamiento
-transformación. (ºC/sg)
600 500 275 200 50

11. Finalidad de los tratamientos térmicos
 Alcanzar máxima dureza y resistencia.
 Disminuir la acritud del trabajo en frío de
los materiales.
 Eliminar tensiones internas, debido a las
deformaciones de la red atómica.
– Aumentan dureza y fragilidad.
– Mejorar la maquinabilidad y resistencia a
agentes químicos.
 Crear estructuras internas homogéneas.
Estado en el que se encuentra
un material cuando ha perdido
su ductilidad y maleabilidad.

12. Factores comunes a los tratamientos térmicos.
 Calentamiento:
Desde la temperatura
ambiente hasta la
deseada
En los aceros su punto
de partida es el
constituyente
estructural
austenítico.
En aceros desde
Ac3
Acm
Ac1

13. Factores comunes a los tratamientos térmicos.
 Velocidad de
calentamiento:
Debe producirse de forma que
no se establezcan
diferencias de temperatura
entre la periferia y el núcleo.
Debe evitarse calentamientos
rápidos.
La diferencia entre puntos
equidistantes de una pieza
transversalmente 25mm –
20ºC

14. Factores comunes a los tratamientos térmicos.
 Tiempo de permanencia:
El necesario para la
homogenización de la
austenita.
Es función de espesor,
temperatura de
calentamiento y
composición del acero.
Tamaño de grano lo más fino
posible. Las
transformaciones son más
rápidas y homogéneas.

15. TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Temple
Revenido
Recocido
Normalizado

16. ¿QUE ES EL TEMPLE?
 Tratamientotérmico
que mediante
calentamiento,
mantenimiento y
enfriamiento
adecuado, transforma
la austenita en
martensita.
 ¿Es elevada la
velocidad de
enfriamiento?

17. TEMPLE: Fundamento
 Para templar una pieza
se calienta hasta un
temperatura superior a
la crítica – manteniendo
el tiempo suficiente
hasta lograr la total
transformación de la
austenita- y enfriando
rápidamente.

18. TEMPLE: Finalidad
 Aumentar la resistencia a tracción,
dureza y elasticidad de los aceros.
 Disminuir plasticidad, tenacidad y
alargamiento.
 Modificar:
– Propiedades físicas: aumento del
magnetismo y la resistencia
eléctrica.
– Propiedades químicas: aumento
de la resistencia a la corrosión.

19. TEMPLE: Calentamiento
 Hipoeutectoides y
eutectoides: solo
austenita,
destruyendo la ferrita
que es blando.
 Hipereutectoides:
austenita y cementita
(es duro y aumenta la
resistencia y dureza
de la pieza).

20. TEMPLE: Temperaturas recomendadas
Hipoeutectoides:
– Ac3 + 50ºC.
Eutectoides:
– Ac1 + 50ºC
Hipereutectoides:
– Ac1 + 50ºC

21. TEMPLE:
Tiempo de calentamiento y velocidad de enfriamiento
 Tiempo de calentamiento:
– depende del espesor de la
pieza.
– Homogeneidad en la
austenita (hipoeutectoides y
eutectoides)
– Homogeneidad en la
austentita y cementita
(hipereutectoides)
 Velocidad de enfriamiento:
– Muy elevada.
– Depende de la composición
y tamaño de grano del acero.

22. TEMPLE: Medios de enfriamiento
 Agua:
– Medio rápido y potente. Temple muy fuerte.
– La temperatura del agua menor de 30 ºC
– Las piezas deben agitarse dentro del agua para impedir
que el vapor producido haga de aislante retrasando el
enfriamiento. Para enfriar aceros al carbono.
 Aceite mineral:
– Más lento que el agua.
– Para temples suaves y uniformes.
 Metales y sales fundidas:
– Para enfriamientos isotérmicos. Los metales fundidos
más usados: Pb, Hg, Pb-Sn.

23. TIPOS DE TEMPLE
 Vienendeterminados por el proceso
de ejecución y la estructura final de
los constituyentes.
– Temple continuo:
• Completo
• Incompleto
– Temple isotérmico:
• Austempering
• Martempering
– Temple superficial.

24. Temple continuo completo.
 Aceros
hipoeutectoides.
 Ac3 + 50º
– Ferrita en Austenita
 Se enfría a una
temperatura superior a
la crítica.
 Se obtiene
MARTENSITA COMO
ÚNICO
CONSTITUYENTE

25. Temple continuo incompleto.
 Aceros
hipereutectoides.
 Ac1 + 50º
– Perlita en Austenita y
Cementita sin transformar
 Se enfría a una
temperatura superior a
la crítica.
 Se obtiene
MARTENSITA MAS
CEMENTITA COMO
CONSTITUYENTES
FINALES

26. Temple martempering.
 Se utiliza para aceros que
por su forma irregular no
aceptan el temple completo.
 Ac3 + 50º: austenita
 Enfriamiento brusco poco
antes de Ms (antes de
formarse la martensita).
 Se introduce en baño de
sales hasta que toda la pieza
adquiere la misma
temperatura.
 Posteriormente se enfría
rapidamente en agua hasta
tª ambiente.

27. Temple austempering.
 Se utiliza para aceros que no
aceptan el temple continuo.
 Es más efectivo para evitar grietas
y deformaciones (aceros muy
tenaces).
 Ac3 + 50º: austenita en
hipereutectoides.
 Enfriamiento brusco poco antes
de Ms (antes de formarse la
martensita) sobre 450ºC
 Se introduce en baño de sales
(isotérmica), transformando
austenita en bainita (mucha
tenacidad).
 Posteriormente se enfría
rápidamente.

28. Temple superficial.
 Para templar solo la
superficie del acero.
 Se obtienen piezas:
– Superficie:
• Duras y resistentes
– Nucleo:
• Tenaces.
 Se calienta solo la
zona superficial
convirtiéndola en
austenita y luego se
enfría bruscamente
(martensita)

29. REVENIDO
 Mejora las características de
las piezas templadas,
eliminando tensiones y
fragilidad producida en el
temple.
 Se calienta las piezas
templadas a una tª menor que
la crítica y se enfrían al aire
hasta tª ambiente.
 Realiza cambios en la
martensita y austenita residual.
 Según tiempo de permanencia
y temperatura, se transforma en
constituyentes estables.

30. RECOCIDO
 Transforma los constituyentes
metaestables de tratamientos y
mecanizados en frío, en austenita,
enfriando adecuadamente hasta
convertirlo en constituyentes estables.
 El objeto de este tratamiento es ablandar
y eliminar tensiones internas,
pretendiendo aumentar plasticidad y
disminuyendo la resistencia y dureza de
las piezas.

31. RECOCIDO: Tipos.
 Lostipos de recocidos vienen
determinados por la temperatura máxima
de calentamiento.
– Recocido de regeneración
– Recocido globular
– Recocido de ablandamiento
– Recocido de homogenización
– Recocido de cristalización o contra acritud
– Recocido isotérmico.

32. Recocido de regeneración
 Se utiliza para afinar los
granos que se producen por
aceros sobrecalentados y
destruir los efectos
producidos por un mal
templado.
 Ac3 + 50º = hipoeutectoides
 Acm + 50º = hipereutectoides
 Se enfrían en horno hasta
500º y continuando después
al aire (estables).

33. Recocido globular
 Se utiliza para alcanzar el
máximo ablandamiento en
acero muy carburados
(hipereutectoides).
 Temperatura entre Ac1 y Acm,
transformándose en Austenita
y Cementita.
 Se enfrían en horno hasta 500º
y continuando después al aire
(estables).
 El ablandamiento se produce
cuando la perlita (globular) se
une con partículas de
cementita, formando esferas
que se distribuyen entre la
ferrita.

34. Recocido de ablandamiento
 Se utiliza para facilitar la
mecanización en piezas,
previamente templadas.
 Se calientan a una
temperatura algo inferior a
Ac1 eutectoides, Ac3
hipoeutectoides ó Acm
hipereutectoides.
 Convierte los constituyentes
del temple: martensita, bainita
y perlita en austenita.
 Enfriando lentamente al aire
los convierten en ferrita,
cementita y perlita.

35. Recocido de homogenización
 Se utiliza para destruir las
heterogeneidades químicas que se originan
en la solidificación.
 Se calientan a una temperatura Ac3 + 200º.
Se favorece la difusión de todos los
elementos presentes.
 Enfriando lentamente en horno. Velocidad
de enfriamiento más baja, mejor
homogenización.

36. Recocido de recristalización
 Se utiliza para devolver a los aceros las
características estables iniciales después
de sometidos a deformaciones por trabajos
en frío o caliente.
 Se calientan a una temperatura 500º C ó
Ac1-50ºC.
 Enfriando lentamente en horno o al aire. Se
obtienen estructuras cristalinas no
deformadas, evitando acritud y aumentando
elasticidad y tenacidad.

37. Recocido isotérmico
 Se utiliza para ablandar piezas que han sido
forjadas en caliente y herramientas de alta
aleación.
 Se calientan a una temperatura Ac1+50ºC.
 Se enfrían hasta una temperatura de 700 º C
y manteniéndola hasta que toda la austenita
se transforma en perlita.
 Posteriormente se enfrían a aire.

38. NORMALIZADO
ZAR
O
 Su finalidad es afinar la
ZAD
ALI
estructura y eliminar tensiones
ALI
internas por tratamientos
RM
RM
defectuosos, por mecanizado o
NO
forjado en frío o en caliente.
NO
SIN
 Mediante calentamiento a
temperatura superior a Ac3 y
manteniendo hasta
austenización total se enfría al
aire.
 Produce estructura
homogénea, blanda y dúctil.

39. TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
Cementación
Nitruración
Cianuración
Carbonitruración

40. CEMENTACIÓN
 Su finalidad es aumentar
la cantidad de carbono
en las capas más
superficiales.
 Se aumenta la
resistencia del material
en la superficie,
manteniendo la
tenacidad del núcleo.
 Engranajes, ruedas,
chapas de blindaje, etc.

41. Proceso de cementación
1. Las piezas a cementar se introducen en una
caja cubierta con la sustancia cementante
(sólida, liquida o gaseosa).
2. Se introduce al horno.
3. Se calienta hasta 850-900 º C.
4. Se convierte en austenita y por difusión el
carbono es absorbido por el hierro gamma.
5. Se deja enfriar lentamente.
6. Y finalmente se somete a temple.
– Proporciones de carbono: 0.5 a 0.9
– Espesores de capa cementada: 0.5 a 1.5 mm.

42. NITRURACIÓN
 Su finalidad es crear nitruros de
hierro de elevada dureza en las
capas más superficiales de las
piezas.
 Los nitruros se encuentran en los
espacios intercristalinos del acero
(extraordinaria dureza).
 Se utiliza para piezas sometidas a
desgaste, a corrosión o fatiga.

43. Proceso de nitruración
1. Se introducen en hornos especiales,
exponiéndolas a corrientes de amoniaco (500–
520ºC) durante 40 a 90 horas según espesor.
2. El amoniaco se descompone formando nitrógeno
atómico que es absorbido por el acero.
3. No necesita tratamiento posterior de templado,
aunque si al inicio del proceso.
4. Frente a la cementación se consigue mejores
características mecánicas.
– Espesores de capa nitrurada: 0.2 a 0.8 mm.

44. CIANURACIÓN
Su finalidad es crear aumentara
la cantidad de carbono y
nitrogeno en las capas
superficiales de las piezas.
Se consigue aumento de
resistencia y dureza al desgaste.
Se utiliza para pequeñas piezas
de bajo contenido en carbono.

45. Proceso de cianuración
1. Se introducen en un baño salino de
cianatos y carbonato sódico, a
temperatura de 850 ºC y durante 1 hora de
permanencia.
2. Durante el proceso, el cianuro se
descompone en nitrógeno atómico y de
los sales el carbono.
3. Después de la cianuración se enfría al
agua o al aire.
4. Posteriormente se realiza un revenido.

46. CARBONITURACIÓN
Tratamiento que combina la
cementación y nitruración.
A 700 º con atmósfera de
amoniaco, hidrocarburo y óxido
de nitrógeno, durante varias
horas.
Para piezas de aceros ordinarios
de poco espesor.

47. Tratamientos mecánicos: FORJA
 Calentada una pieza
someterla a esfuerzos
continuados de compresión.
 Enfriamiento al aire siendo
mejor con calor residual.
 Mejora propiedades
mecánicas por:
– Afino del grano
– Eliminación de defectos
interiores
– Formación de fibras por cambio
de orientación por deformación.

48. FIN DEL TEMA
 Todo este estudio de
los tratamientos nos
permitirá un
conocimiento
exhaustivo de las
características
mecánicas de los
materiales al utilizar
uniones por
soldadura (calor).