Procesos de fabricación

1. Tratamiento térmico del acero.

2. 2.1 GENERALIDADES
El tratamiento térmico en el material es
uno de los pasos fundamentales para
que pueda alcanzar las propiedades
mecánicas para las cuales está creado.
Este tipo de procesos consisten en el
calentamiento y enfriamiento de un
metal en su estado sólido para cambiar
sus propiedades físicas.

3. Con el tratamiento térmico adecuado se
pueden reducir los esfuerzos internos, el
tamaño del grano, incrementar la tenacidad o
producir una superficie dura con un interior
dúctil.
La clave de los tratamientos térmicos consiste
en las reacciones que se producen en el
material, tanto en los aceros como en las
aleaciones no férreas, y ocurren durante el
proceso de calentamiento y enfriamiento de las
piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.

4. Para conocer a que temperatura debe elevarse
el metal para que se reciba un tratamiento
térmico es recomendable contar con los
diagramas de cambio de fases como el del
hierro-carbono. En este tipo de diagramas se
especifican las temperaturas en las que
suceden los cambios de fase (cambios de
estructura cristalina), dependiendo de los
materiales diluidos.

5. Estructura Cristalina
• Todas las sustancias pueden ser clasificadas como
amorfas o cristalinas
• Amorfas: Todos sus átomos están reunidos al azar
• Cristalinas: los átomos están acomodados en
estructuras geométricas precisas
Cubico
centrado
en cuerpo
Cubico
centrado en
las caras
Empaquetamiento Compacto
hexagonal

6. • Algunas sustancias pueden cambiar su retícula a
diferentes temperaturas.
• A estas sustancias se les llama alotrópicas.
• El hierro es una sustancia alotrópica
Por debajo de 910°C Forma cubica centrada en
cuerpo
910°C a 1400°C Forma cubica centrada en
las caras

7. Hierro alfa
Se denomina así al hierro cuando tiene un sistema
cúbico centrado en cuerpo
Hierro gamma
Se denomina así al hierro cuando tiene un sistema
cúbico con centro en las caras
Ferrita
Hierro comercialmente puro y en la practica
constituye una solución solida muy débil de
carbono (0.006%), en hierro alfa.
Es suave, dúctil y relativamente débil

8. Cementita
Nombre que se le da al carburo de hierro. Es muy duro y
frágil. Todo el carbono presente en el acero se combina
con hierro para formar carburo de hierro.
Perlita
Aleación de ferrita y cementita
Austenita
Solución de carbono en hierro gama.
Habitualmente solo existe por encima de las
temperaturas críticas superiores correspondientes
a los aceros simples al carbono

9. DIAGRAMA HIERRO CARBONO

10. En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases:
Fase 1:
Si en esta fase se llega a la temperatura de
transformación superior, toda la estructura se
convierte en austenita.
Fase 2:
Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio
entre la temperatura del centro y la periferia y
con ello la homogeneización de la estructura.
Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido
haya sido el calentamiento.
Fase 3:
Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos.
Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura
austenítica, si queremos que haya transformación.

11. En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases:
1.ª Calentamiento hasta la temperatura adecuada.
2.ª Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener
uniformidad térmica.
3.ª Enfriamiento a la velocidad adecuada.
De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen
los distintos tratamientos.

13. 2.2 CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS
Los tratamientos térmicos pueden dividirse
en dos grandes grupos:
1.º Tratamientos sin cambio de composición,
es decir, aquellos en cuyo tratamiento no
varían los componentes.
2.º Tratamientos con cambio de
composición, los que añaden nuevos
elementos a sus propios componentes o
cambian la proporción de los existentes. De
aquí que se llamen con más propiedad
Tratamientos Termoquímicos.

14. ¿QUÉ ES EL RECOCIDO?
2.3 Recocido
• El recocido es un tratamiento térmico que consiste
en calentar el metal a una temperatura adecuada,
en la cual se mantiene por cierto tiempo y después
se enfrían lentamente.

15. ¿Cuáles son los objetivos del recocido?
• Los objetivos del recocido son tanto eliminar las tensiones internas
producidas por tratamientos anteriores (como el templado) como
aumentar la plasticidad, la ductilidad y la tenacidad del material.
• Con el recocido de los aceros también se pretende ablandar las
piezas para facilitar su mecanizado o para conseguir ciertas
especificaciones mecánicas.

16. ¿Cuáles son los objetivos del recocido?
• Mediante el recocido, se disminuye el tamaño del grano y se puede
producir una micro estructura deseada controlando la velocidad a la
que se enfría el metal.
• Facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar su estructura.
• Aumentar elasticidad.

17. ETAPAS
• Calentamiento del material a una temperatura
prefijada.
 Permanencia del material durante un cierto
tiempo a la temperatura anterior.
 Enfriamiento lento hasta la temperatura
ambiente a una velocidad determinada.

18. • Las piezas de poco espesor y de formas sencillas se pueden
introducir directamente en los hornos calientes a una
temperatura entre 750 y 850° C.
 Cuando las piezas son gruesas, el calentamiento
debe ser progresivo y uniforme.
Calentamiento..

19.  Para afinar el grano bastará con
calentar la
temperatura lo
pieza
mas
a una
justo por
encima de la critica y luego enfriar
lentamente.
Enfriamiento Lento…

20. Tipos de Recocido
• Para la eliminación de esfuerzos.
• De proceso.
• De regeneración total.
• Isotermico.
• Homogeneización.

23. Hornos para Recocido
• Son hornos diseñados para alcanzar temperaturas de trabajo de 1100 a 1400° C
máximas, capaces de provocar el cambio necesario en la estructura del metal a
tratar.

25. 2.4 TEMPLE
• Punto de dureza o elasticidad que se da a un material, como
el metal y el cristal, mediante la elevación de su temperatura
a cifras muy altas para después enfriarlo bruscamente.
• La técnica de templado consiste en calentar el acero hasta
que se alcance la temperatura crítica austenita+ ferrita
austenita al igual que en el recocido y normalizado, seguido
de un enfriamiento lo suficientemente rápido con el fin de
endurecer la muestra considerablemente.

26. • Si bien las propiedades mecánicas
obtenidas son elevadas, la aleación
queda frágil después del tratamiento por
lo que posteriormente suele realizarse
un revenido que incrementa
la ductilidad y tenacidad quedando el
material con la resistencia y dureza
deseadas para su uso. El temple puede
ser sólo superficial.

27. •El primer paso es el calentamiento a la
temperatura requerida. Se puede hacer
por vía aérea (horno de aire). El tiempo
en hornos de aire debe ser de 1 a 2
minutos para cada milímetro de sección
transversal.
•Se debe evitar a toda costa el
calentamiento desigual o el
recalentamiento.
•La mayoría de los materiales se
calientan desde cualquier lugar a 815 a
900 °C.

28. • El siguiente paso es el enfriamiento de la
pieza. El agua es uno de los medios de
enfriamiento más eficientes, donde se
adquiere la máxima dureza, pero hay una
pequeña posibilidad de que se causen
deformaciones y pequeñas grietas.
• Cuando se puede sacrificar la dureza se
utilizan aceites de ballena, de semilla de
algodón o minerales. Estos tienden a
oxidarse y formar un lodo, que
consecuentemente disminuye la eficiencia.
• La velocidad de enfriamiento del aceite es
mucho menor que el agua.

29. • Hay tres tipos de hornos que se utilizan comúnmente en
temple:
• horno baño de sal
• horno continuo
• y la caja de horno.
• Cada uno se utiliza en función de lo que otros procesos o tipos
de temple se está haciendo en los diferentes materiales.

31. 2.5 TRATAMIENTO TERMICO DEL REVENIDO
• El revenido se utiliza para disminuir la fragilidad e incrementar
la ductilidad y tenacidad del metal.
• Con el fin de eliminar fenómenos negativos y de dar al material
la dureza necesaria, se deben revenir luego del templado, esto
significa que se calientan nuevamente.

32. OTRAS CARACTERISTICAS DEL REVENIDO
• En caso de una disminución considerable de la dureza y de la
resistencia, aumenta nuevamente la tenacidad del material.
• Las temperaturas de revenido se orientan conforme a la finalidad de
empleo de la pieza de trabajo.

33. LOS PRINCIPALES TIPOS DE REVENIDO
• -Revenido del exterior
• -Revenido del interior

34. REVENIDO DEL EXTERIOR
• La pieza de trabajo fría se calienta lentamente a través de las fuentes
térmicas correspondientes y luego de alcanzar la temperatura de
revenido (entre 200° C y 500° C) se refrigera.

35. REVENIDO DEL INTERIOR
• La pieza de trabajo se enfría brevemente luego del temple, de tal
forma que solamente la capa exterior esta fría. Del interior penetra
nuevamente el resto de calor. Después de alcanzar la temperatura de
revenido se refrigera.

36. Puntos clave a tomar en cuenta
• -El efecto de revenido es un efecto combinado del tiempo y la
temperatura. Si se prolonga el tiempo, se puede reducir la
temperatura.
• - Para herramientas es mejor un revenido prolongado a una
temperatura reducida, que un revenido corto a una temperatura alta.
• - Aceros altamente aleados requieren una duración de revenido más
prolongada, que los aceros sin aleación.

38. Etapas:
• El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después
de normalizado o templado, a una temperatura inferior al punto
crítico.
• Seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando
se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para reducir al
máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

39. El ciclo térmico se compone de las siguientes
etapas:
• Calentamiento hasta una temperatura determinada pero inferior a
Ac1.
• Uno o varios mantenimientos a una o varias temperaturas
determinadas.
• Uno o varios enfriamientos hasta la temperatura ambiente
(generalmente al aire, agua o aceite).

40. Proceso del revenido

41. Factores que influyen en el revenido:
• La temperatura de revenido sobre las características mecánicas
• El tiempo de revenido (a partir de un cierto tiempo límite la
variación es tan lenta que se hace antieconómica su prolongación,
siendo preferible un ligero aumento de temperatura de revenido).
• La velocidad de enfriamiento (es prudente que el enfriamiento no se
haga rápido).
• Las dimensiones de la pieza (la duración de un revenido es función
fundamental del tamaño de la pieza recomendándose de 1 a 2 horas
por cada 25mm de espesor o diámetro).

42. Temperatura de revenido
• Calentando por encima de 650°C, se obtiene estructura de grano
grueso, al bajar la temperatura de revenido, se van obteniendo
estructuras cada vez más finas y más duras, en términos generales la
temperatura de revenido varía entre 200 y 650 ºC.

43. Duración del revenido
• Para un acero dado, la permanencia a la temperatura del revenido
depende de la forma y dimensiones de la pieza, en general, para los
aceros con contenido medio de carbono se recomienda una hora,
más una hora por pulgada de espesor.

45. ¿Qué es carbunitruración?
La carbonitruracion es un procedimiento que consiste en endurecer
superficialmente el acero en este tratamiento termoquímico se
promueve el enriquecimiento superficial simultaneo con carbono y
nitrógeno.
Objetivo:
Obtener superficies extremadamente duras y un
núcleo tenas, sumado a otras propiedades mecánicas como resistencia a
la fatiga.

46. BENEFICIOS…
• La carbonitruracion se aplica principalmente para producir una
caja solida y resistente al desgaste. La difusion de carbono y
nitrógeno aumenta la templabilidad del carbono simple y los
aceros de baja aleacion, creando una caja con una dureza superior
a la producida a la carburacion.
• La velocidad moderada de enfriamiento reduce el riesgo de
fisuras producidas.

47. APLICACIONES Y MATERIALES…
• La carbonitruracion se aplica con éxito a los componentes producidos
en forma masiva en general, y a aquellos de dimensiones mas
pequeñas que requieren una gran resistencia al desgaste y en los que
los requisitos de profundidad de la caja varían entre 0,1 y 0,75 mm
como máximo.
• Las aplicaciones habituales incluyen:
• Engranajes y ejes.
• Pistones
• Rodillos y cojinetes.

48. ¿Qué es sulfinizacion?
• La sulfinización es un tratamiento termoquímico en el cual se
introduce superficialmente azufre al acero.
• Objetivo: mejorar su comportamiento frente al mecanizado. Se realiza
en piezas ya terminadas.

49. ¿para que se utiliza?
• Se utiliza en aceros de bajo carbono donde la viruta no se corta sino
que se deforma y es arrastrada acumulándose frente al ataque. La
incorporación superficial del azufre genera sulfuro de hierro (S2Fe)
como inclusión no metálica (impurezas), y se aloja en los bordes de
grano lo que fragiliza al metal, lo cual hace que disminuya el punto de
fusión.

50. CEMENTACIÓN

51. • Cementación. Aumenta la
dureza superficial de una
pieza de acero
aumentando
concentración de
dulce,
la
carbono
en la superficie.
CEMENTACIÓN

52. • El tratamiento logra aumentar el
contenido de carbono de la zona
periférica, obteniéndose después,
por medio de temples y
revenidos, una gran dureza
superficial, resistencia al
desgaste y buena tenacidad en el
núcleo.
• Se consigue teniendo en cuenta
el medio o atmósfera que
envuelve el metal durante el
calentamiento y enfriamiento.

53. CEMENTACIÓN
• Tratamiento termoquímico que consiste en carburar una capa superficial
de una pieza de acero, rodeándola de un producto carburante y
calentándola a una temperatura adecuada mediante difusión, modificando
su composición, impregnando la superficie y sometiéndola a continuación
a un tratamiento térmico, un temple y un revenido, quedando la pieza con
buena tenacidad en el núcleo y con mucha dureza superficial.

54. Proporcionar dureza a la pieza pero también fragilidad.
Endurecer la superficie de la pieza sin modificación del núcleo.
Dar lugar a una pieza formada por dos materiales:
La del núcleo, de acero con bajo
índice de carbono, tenaz y
resistente a la fatiga.
Y la de superficie, de acero con
mayor concentración de carbono,
más dura, resistente al desgaste y
a las deformaciones.
El objetivo de la cementación es:

55. 1-. En recubrir las partes
a cementar de una
materia rica en carbono,
llamada cementante, y
someterla durante varias
horas a altas
temperatura de 900 °C
2-. Una vez absorbido
por la capa periférica
del acero, comienza el
proceso de difusión
del carbono hacia el
interior de la pieza
3-. La pieza así obtenida se le
da el tratamiento térmico
correspondiente, de temple y
revenido, y cada una de las dos
zonas de la pieza, adquirirá las
cualidades que corresponden a
su porcentaje de carbono.
¿En qué consiste la cementación?

56. • La cementación encuentra aplicación en todas aquellas
piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque
y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste,
como es el caso de los piñones, levas, ejes, etc.
Nota:

57. Solido
Liquido
Gaseoso
Existen tres tipos de materiales cementantes:

58. Solido
Para la cementación en
medio sólido, las piezas
limpias y libres de óxidos
se colocan en la mezcla de
cementación, dentro de
cajas de chapas de acero
soldadas y selladas.

59. Liquido
Para la cementación en medio
líquido, las piezas se
introducen en un baño de
sales fundidas a 950 °C
aproximadamente,
constituidas por una sal base
generalmente cloruro o
carbonato de sodio, con
adición de una sal aportadora
de carbono, cianuro de sodio o
de potasio y de una sal
activante, cloruro de bario,
mezclados en porcentajes
adecuados, según los
resultados que se deseen
obtener.

60. Gaseoso
Esta cementación tiene
ventajas considerables con
respecto a la cementación en
medio sólido y líquido, el
proceso es dos o tres veces
más rápido, la tecnología es
menos perjudicial a la salud, y
las propiedades del núcleo sin
cementar resultan mejores
debido al menor crecimiento
del grano.

61. – La carburación de la superficie
– Temple posterior y revenido/s para distensionar las piezas templadas
Nota:
En consecuencia, este tratamiento consta de dos fases fundamentales:
El enriquecimiento en carbono de la capa superficial de las
piezas se realiza calentando estas en medio carburante a
temperaturas entre 870ºC y 950ºC. La duración de este
calentamiento esta relacionada con varios parámetros de los
cuales el mas importante es la profundidad de la capa
carburada deseada.