fundiciones

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO”.
SAN CRISTOBAL- EDO.TACHIRA
REALIZADO POR:
José Alcalá C.I: 23.541.747
INGENIERIA MTTO. MECANICO (46)
San Cristóbal, 05 de agosto de 2017

2. Introducción
Con el paso del tiempo se han descubiertos muchos métodos de trabajar los materiales y
metales debido a que las industrias van creciendo y avanzando en conjunto con la
tecnología, para ir mejorando cada proceso y manejo de los diferente materiales en el
mundo.
Se puede apreciar de manera detallada que es la fundición, sus tipos, su forma de trabajo o
manejo, los tratamientos de los metales, los tratamientos términos, sus propiedades e
importancia con la finalidad de mejorar día a día en las diferentes áreas de uso la
manipulación de los mejor y la mejor forma de aplicar dichas características dependiendo
de cada área en que se utilice

3. Fundición
La fundición es el proceso por medio del cual se fabrican piezas metálicas, a través del
vertido de metal fundido sobre un molde hueco, este molde, suele ser fabricado con arena.
Se trata de un procedimiento sencillo: se funde el metal a temperaturas considerablemente
elevadas. Luego de ello, se vacía en un molde, en donde se lo debe dejar enfriar.
Este procedimiento se hace desde la antigüedad, aunque en muchas ocasiones ha sido
reemplazado por métodos como:
Fundido a presión (para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal
fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero)
Forja (proceso de deformación en el que se comprime el material de trabajo entre dos
dados usando impacto o presión para formar la parte),
Extrusión (es un proceso de formado que se efectúa por medio de la compresión en el cual
el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su
sección transversal),
Mecanizado
Laminado (se trata de un procedimiento en el que se deforma. En él, el espesor del material
de trabajo se reduce con el uso de fuerzas de compresión que se efectúan con dos rodillos
dispuestos en forma opuesta).
Tipos de fundición
Existen varios tipos de fundición, algunos de ellos son los siguientes:
1. Fundición gris: esta se lleva adelante en hierro. Lo que caracteriza a este procedimiento
es que la mayor parte del contenido es de carbono y adquiere forma de escamas o láminas
de grafito. Y son estas justamente las que le dan al hierro su color y propiedades deseables,
como pueden ser que resultan fáciles de maquinar, tiene capacidad de templado y buena
fluidez para el colado.
Pese a esto, las fundiciones grises son quebradizas y de baja resistencia a la tracción. Se las
suele usar bastante en aplicaciones como bases o pedestales para máquinas, bastidores y
bloques de cilindros para motores de vehículos, discos de frenos, por poner algunos
ejemplos.
2. Fundición nodular: La fundición nodular, dúctil o esferoidal se produce en hornos
cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La
mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para
producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una

4. pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura
produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena
fluidez para la colada, buena endurecibilidad y tenacidad. No puede ser tan dura como la
fundición blanca, salvo que la sometan a un tratamiento térmico, superficial, especial. Este
tipo de fundición se caracteriza porque en ella el grafito aparece en forma de esferas
minúsculas y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se
encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad
mayores que en la fundición gris ordinaria. La fundición nodular se diferencia de la
fundición maleable en que normalmente se obtiene directamente en bruto de colada sin
necesidad de tratamiento térmico posterior. El contenido total de carbono de la fundición
nodular es igual al de la fundición gris. Las partículas esferoidales de grafito se forman
durante la solidificación debido a la presencia de pequeñas cantidades de magnesio o cerio,
las cuales se adicionan al caldero antes de colar el metal a los moldes, la cantidad de ferrita
presente en la matriz depende de la composición y de la velocidad de enfriamiento.
3. Fundición maleable: se trata de hierros producidos a partir del tratamiento térmico de la
denominada fundición blanca, la cual es sometida a rígidos controles que dan por resultado
una microestructura en la que gran parte del carbono se combina con cementita. La
fundición blanca se usa en cuerpos moledores gracias a su resistencia significativa al
desgaste.
Su veloz enfriamiento ayuda a evitar la grafitización de la Cementita aunque si se calienta
la pieza colada a una temperatura de 870°C, el grafito se forma adoptando una forma
característica denominada “carbono de revenido”, resultando la fundición maleable.
La matriz de la fundición puede ser ferrítica o perlítica si la aleación se enfría más
rápidamente a partir de los 723°C al final del tratamiento de maleabilización. Las
fundiciones maleables se usan en la producción maquinarias.
Fundición blanca.
Se forma al enfriar rápidamente la fundición de hierro desde el estado líquido, siguiendo el
diagrama hierro-cementita meta estable; durante el enfriamiento, la austenita solidifica a
partir de la aleación fundida en forma de dendritas. A los 1130°C el líquido alcanza la
composición eutéctica (4.3%C) y se solidifica como un eutéctico de austenita y cementita
llamado ledeburita. Este eutéctico aparece en su mayor parte como cementita blanca que
rodea las dendritas de forma de helecho. Microestructura de la fundición blanca Al
enfriarse las fundiciones desde 1130°C hasta 723 °C el contenido de carbono de la austenita
varía de 2 a 0.8%C al precipitarse cementita secundaria que se forma sobre las partículas de
cementita ya presentes, a los 723°C la austenita se transforma en perlita, el eutectoide de
los aceros. La fundición blanca se utiliza en cuerpos moledores por su gran resistencia al
desgaste, el enfriamiento rápido evita la grafitización de la cementita pero si se calienta de
nuevo la pieza colada a una temperatura de 870°C el grafito se forma lentamente adoptando

5. una forma característica conocida como carbono de revenido, resultando la fundición
maleable. La matriz de la fundición puede ser ferrítica o perlítica si la aleación se enfría
más rápidamente a partir de los 723°C al final del tratamiento de maleabilización. Las
fundiciones maleables se utilizan en la fabricación de partes de maquinaria agrícola,
industrial y de transporte.
4. Fundición atruchada: en este caso, tiene una matriz de fundición blanca combinada
parcialmente con fundición gris. El carbono se encuentra libre y combinado, siendo
difícilmente maquinable.
5. Fundición aleada: contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajes suficientes para
mejorar las propiedades mecánicas de las fundiciones ordinarias o alguna otra propiedad
especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, al calor etc.
Ciertos elementos como el silicio, aluminio, níquel y cobre, que se disuelven en la ferrita, la
endurecen y la hacen incrementar su resistencia. Son elementos que ayudan a la
grafitización.
Otros elementos como pueden ser por ejemplo el cromo, manganeso y molibdeno son
formadores de carburos, resultan elementos que tienden a conformar fundición blanca en
vez de gris, y complican así la grafitización.
De una forma general, se pueden clasificar las fundiciones aleadas en dos grupos:
Fundiciones de baja y media aleación, que se caracterizan por tener pequeñas cantidades de
Ni, Cr, Mo, y Cu, generalmente en porcentajes inferiores a 5%. Son fundiciones de alta
resistencia a la tracción, de 25 a 50kg/mm2, muy superior a la de las fundiciones ordinarias.
Estas en general cuentan con una estructura perlitica, sorbítica, bainítica y martensítica.
También pertenecen a este grupo de fundiciones de baja aleación las fundiciones con 1 a
2% de cromo resistente al calor y las fundiciones martensíticas muy resistentes al desgaste.
Fundiciones de alta resistencia a la tracción, se observa una gran variedad de fundiciones de
composiciones muy diversas y resistencia a la tracción, variables de 25 a 50 kg/mm2 .A
este grupo pertenecen ciertas fundiciones al níquel, cromo, cromo-níquel, cobre, etcétera,
evitando la formación de láminas de grafito, aumentando la resistencia de la matriz.
6. Fundiciones martensíticas: esta variante se caracteriza por ser resistentes al desgaste y
en general se las usa para hacer de piezas que necesiten gran resistencia o que exijan muy
altas durezas o incluso en casos que deban sufrir importante presión. En este caso se
encuentran las siguientes variedades:
Blancas al níquel: contienen 4.5% de níquel, además de un 2% de cromo y bajo silicio en
un 0.50%, por lo que así logran con ellas durezas variables de 500 a 700 Brinell. En
América esta fundición se le conoce con la denominación Ni-hard.

6. Fundiciones martensíticas grises: suelen conocerse bajo el nombre de autotemplables
como consecuencia de su dureza, que va de los 400 a 450 Brinell, que obtienen a partir de
la colada sin ningún tratamiento. No pueden ser mecanizadas con herramientas ordinarias.
7. Fundiciones aleadas al cromo: en este caso se identifican dos grupos, que son los
siguientes:
Fundiciones con 6 a 25% de cromo, se trata de fundiciones blancas y cuentan con muy
elevada dureza, que se ubica entre los 400 a 550 Brinell. Sumado a esto, poseen una gran
resistencia al desgaste, así como también, al calor.
Fundiciones de 33% de cromo, se trata de estructuras ferríticas y tienen excelente
resistencia a la oxidación a temperaturas muy altas, cuando el contenido en cromo es como
mínimo equivalente a 10 veces el del carbono. Sumado a ello, resistirán a la corrosión en
aquellos casos en los que el cromo es más de 15 veces el carbono.
8. Fundiciones aleadas con aluminio: su uso es en estos días bastante poco frecuente,
porque su fabricación es complicada, ya que la proporción de aluminio superior al 6.5%
hace que el grafito desaparezca en las fundiciones. Esta estructura ferrítica al igual que las
fundiciones al silicio, es muy inoxidable y refractaria al calor.
Dentro de estas variantes, las dos clases más importantes son:
Las fundiciones con 7% de aluminio que tienen una gran resistencia al fuego. Estas
fundiciones se usan en temperaturas que alcancen hasta los 950 °C. Además de esto, se
mecanizan bastante bien.
Las fundiciones con más de 8% de aluminio pueden usarse a temperaturas de hasta 1000
°C. Además de ello, tienen excelente resistencia a la oxidación. Se caracterizan por ser
difíciles de mecanizar.
Tipos de fundiciones:
Fundición a la arena
Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir. Se
clasifica en función de tipo de modelo usado, ellos son: modelo removible y modelo
desechables. En el método empleando modelo removible, la arena comprimida alrededor
del modelo el cual se extrae más tarde de la arena. La cavidad producida se alimenta con
metal fundido para crear la fundición. Los modelos desechables son hechos de poliestireno
y en vez de extraer el modelo de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido es vaciado
en el molde. Para entender el proceso de fundición, es necesario conocer como se hace un
molde y que factores son importantes para producir una buena fundición.
Los principales factores son:
• Procedimiento de moldeo

7. • Modelo
• Arena
• Corazones
• Equipo metálico
• Metal
• Vaciado y limpieza
Procedimiento de moldeo
Los moldes se clasifican según los materiales usados:
Moldes de arena en verde.
Es el método más común que consiste en la formación del molde con arena húmeda, usada
en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha
curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va
desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no
tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante
para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se
16 puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando
se considere necesario.
Moldes con capa seca.
Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno
la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un
compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro
método es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador
de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados
para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y
soluciones liquidas similares. En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras:
por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.
Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material
aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados
totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen
esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.

8. Moldes de arcilla.
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con
ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa
de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto
del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que
pueda resistir la presión completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho
tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.
Moldes furánicos.
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones
desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa
como un acelerador. La resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el
tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi
de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El
material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar
los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la
arena de resina furánica puede ser empleada como una pared o cáscara alrededor del
modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como
el material completo del molde.
Moldes de CO2.
En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del
modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se
endurece. Piezas de fundición lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este
método, aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricación de corazones.
Moldes de metal.
Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo
punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie
fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.
Moldes especiales.
Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes
para aplicaciones particulares.
El molde debe poseer las siguientes características:
• Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.
• Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante la colada. 17

9. • Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases
contaminan el metal y pueden alterar el molde.
• Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a través del cuerpo
del molde mismo, más bien que penetrar el metal.
• Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse
desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.
• El corazón debe ceder lo suficiente para permitir la contracción del colado después de la
solidificación.
Máquinas para moldeo
Estas máquinas ofrecen velocidades más altas de producción y mejor calidad de los colados
además de mano de obra ligera y costos más bajos.
Máquinas de moldeo por sacudida y compresión: consta básicamente de una mesa
accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del otro. El molde en la mesa se
sacude por la acción del pistón inferior que eleva la mesa en forma repetida y la deja caer
bruscamente en un colchón de rebote. Las sacudidas empacan la arena en las partes
inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro más grande empuja
hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresión
en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde
pero algunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo.
Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo: en esta máquina una caja de
modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena y se sacude. El exceso
de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La máquina eleva el
molde y lo desliza en una mesa o transportador. La caja se libera de la máquina, el modelo
se vibra, se saca del molde y se regresa a la posición de carga. Máquinas similares
comprimen y también sacuden.
Máquina lanzadora de arena: esta máquina logra un empaque consistente y un efecto de
apisonado lanzando arena con alta velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimenta
mediante una banda a un impulsor de alta velocidad en el cabezal. Una disposición común
es suspender la lanzadora con contrapesos y moverla para dirigir la corriente de arena con
ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se puede controlar mediante el operador
cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza impulsora. Su principal utilidad
es para apisonar grandes moldes y su única función es empacar la arena en los moldes.
Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo. Los procesos de moldes en
fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:
Moldeo en banco: Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de
una altura conveniente para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes

10. cantidades, también se utilizan placas correlativas que son modelos especiales metálicos de
una sola pieza al igual que las cajas de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad
el modelo del molde de arena, el cual se puede volver a utilizar.
Moldeo en piso: Cuando las piezas de fundición aumentan de tamaño, resulta difícil su
manejo, por consiguiente, el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se usa
prácticamente todas las piezas medianas y de gran tamaño. Suelen ser muy costosos, tienen
el mismo procedimiento que el moldeo en banco salvo las características ya mencionadas.
Moldeo en fosa: Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una
fosa en vez de moldear en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa
separadora encima de él. Los lados de la fosa son una línea de ladrillos y en el fondo hay
una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación conectados a nivel del piso. Entonces
los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el calor de los gases,
esta práctica ahorra mucho en moldes costosos.
Molde en maquina: Las maquinas han sido construidas para hacer un número de
operaciones que el moldeador hace ordinariamente a mano, tales como apisonar la arena,
voltear el molde completo, formar la alimentación y sacar el modelo; todas estas
operaciones pueden hacerse con la maquina mucho mejor y más eficiente que a mano.
Tratamiento de los metales.
El objeto de estos tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas de los metales bien
mejorando su dureza y resistencia mecánica o bien aumentando su plasticidad para facilitar
su conformado. Estos tratamientos no deben alterar de forma notable la composición
química de un metal. Se pueden distinguir cuatro clases diferentes de tratamientos:
 Tratamientos térmicos: con este tipo de tratamiento, los metales son sometidos a
procesos térmicos en los que no se varía su composición química aunque sí su
estructura interna y, por tanto, sus propiedades.
 Tratamientos termoquímicos: los metales son sometidos a enfriamientos y
calentamientos, a la vez que se modifica la composición de su capa externa.
 Tratamientos mecánicos: tienen por objeto mejorar las características de los
metales por medio de deformación mecánica, pudiendo realizarse en caliente o en
frío.
 Tratamientos superficiales: se mejoran las propiedades de la superficie de los
metales sin alterar su composición química. En este caso, a diferencia de los
tratamientos termoquímicos, no es necesario someter el material a ningún proceso
de calentamiento.

11. 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 más 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.
4 tratamientos térmicos fundamentales:
 Temple:
Consiste en el calentamiento de un metal acompañado de un posterior enfriamiento de
forma súbita. De este modo, se obtiene un metal muy duro y resistente mecánicamente a
causa de su estructura cristalina deformada. El endurecimiento aportado por el temple se
puede comparar al que se consigue por medio de la deformación en frío. Este tratamiento es
propio de los aceros y consiste en su austenización, es decir, un calentamiento hasta una

12. temperatura superior a la de austenización (727 oC), seguido de un enfriamiento lo
suficientemente rápido para obtener una estructura martensítica.
Existen varios tipos de Temple, clasificados en función del resultado que se quiera obtener
y en función de la propiedad que presentan casi todos los aceros, llamada Templabilidad
(capacidad a la penetración del temple), que a su vez depende, fundamentalmente, del
diámetro o espesor de la pieza y de la calidad del acero.
¿Qué es la martensita?
La martensita es el constituyente típico de los aceros templados. Se trata de una solución
intersticial sobresaturada de carbono en Fe α. Se obtiene enfriando rápidamente en la zona
austenítica. Cristaliza en la red tetragonal centrada en el cuerpo. Es el constituyente más
duro del acero después de la cementita. La posibilidad de templar un acero viene
determinada por dos factores:
 Su templabilidad: capacidad de un acero para el temple, es decir, la facilidad con la
que se forma la martensita. La transformación completa de austenita en martensita
sólo se consigue con velocidades de enfriamiento muy elevadas.
 La velocidad de enfriamiento.
El temple del acero nunca constituye un tratamiento final debido a que la estructura
martensítica obtenida, pese a ser muy dura, es al mismo a tiempo muy frágil. Por este
motivo, una vez templado el acero, se le somete a tratamiento térmico de revenido con
objeto de obtener una estructura más dúctil y tenaz. Los efectos de este tratamiento
dependen de la temperatura y del tiempo de duración del proceso. El tratamiento completo
de temple más revenido recibe el nombre de bonificado. El bonificado es un tratamiento
adecuado para aceros aleados o aquellos con un alto contenido en carbono.
El ensayo de Jominy.
Consiste en templar una muestra estándar de acero llamada probeta con un chorro de agua
de caudal y temperatura constante.
La temperatura de la probeta se eleva y se proyecta el chorro de agua por uno de los
extremos de la probeta. Ese extremo de la probeta se enfriará rápidamente, sufriendo el
temple y será más duro que el otro extremo. Luego se mide la dureza de la probeta cada 1,5
mm a lo largo y se traza la curva de templabilidad. La curva de templabilidad asegura que
si la dureza disminuye rápidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero
tendrá una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales
serán de alta templabilidad, es decir, susceptibles de endurecerse rápido cuando sufren
temple.
En vertical se presenta la dureza y en horizontal se presenta la distancia desde el extremo
templado. A medida que nos alejamos del extremo templado, la dureza (HRC) disminuye.

13. El descenso de la dureza en la curva inferior es más rápido, con lo cual podemos afirmar
que en ese caso, la probeta tendrá baja templabilidad, es decir, que ese acero tiene menos
capacidad para transformarse en un acero de alta dureza (martensita) cuando se enfría
rápidamente con un líquido (normalmente agua).
 Revenido:
El Revenido es un tratamiento complementario del Temple, que generalmente prosigue a
éste. Después del Temple, los aceros suelen quedar demasiados duros y frágiles para los
usos a los cuales están destinados. Lo anterior se puede Escuela Colombiana de Ingeniería.
Laboratorio de Producción. “Julio Garavito” 8 corregir con el proceso de Revenido, que
disminuye la dureza y la fragilidad excesiva, sin perder demasiada tenacidad. Por ejemplo,
se han utilizado estos tratamientos térmicos para la fabricación del acero de Damasco
(Siglo X a.C.) y de las espadas de los samuráis japoneses (Siglo XII d.C.). Es posible
obtener una dispersión excepcionalmente fina de Fe3C (conocida como martensita
revenida) si primero se templa la austerita para producir martensita, y después se realiza el
revenido. Durante el revenido, se forma una mezcla íntima de ferrita y cementita a partir de
la martensita. El tratamiento de revenido controla las propiedades físicas del acero.
 Normalizado:
Este tratamiento confiere al acero una estructura y propiedades que arbitrariamente se
consideran como normales y características de su composición. Por medio de él, se
eliminan tensiones internas y se uniformiza el tamaño de grano. Se suelen someter a
normalizado piezas que han sufrido trabajos en caliente, en frío, enfriamientos irregulares o
sobrecalentamientos y también se utiliza en aquellos casos en los que se desean eliminar los
efectos de un tratamiento anterior defectuoso. En este tratamiento, la velocidad de
tratamiento no es lo suficientemente elevada como para formar martensita y la estructura
resultante es perlita y ferrita o cementita de grano fino. Es un tratamiento adecuado para los
aceros con bajo contenido en carbono pues mejora sus propiedades mecánicas.
 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.

14. 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.
La diferencia entre los tratamientos de temple, normalizado y recocido estriba en la
velocidad de enfriamiento que sirve para definir la dureza y la resistencia finales de la
pieza.
Diagrama TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación).
Este tipo de diagrama muestra cómo la velocidad de enfriamiento afecta la transformación
de Austenita en varias fases posibles, las cuales pueden ser: (1) Formas alternativas de
Ferrita y Cementita, (2) Martensita. El tiempo se presenta logarítmicamente a lo largo del
eje horizontal y la temperatura en el eje vertical. Esta curva se interpreta partiendo del
tiempo t0 (pocos segundos transcurridos) en la región Austenita y continúa hacia abajo y a
la derecha a lo largo de la trayectoria que muestra cómo se enfría el metal en función del
tiempo
Tratamientos termoquímicos.
Consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de metales que se complementan
con la adición de nuevos elementos en la superficie de las piezas, de manera que se
modifica la composición química superficial. Con estos tratamientos, se pretende mejorar
las propiedades superficiales en los materiales –en especial, su dureza y resistencia al
desgaste y a la corrosión- sin modificar las propiedades en su interior. De esta forma, se
pueden obtener piezas con una gran dureza superficial y cuyo interior conserve una elevada
tenacidad.
 Cementación o carburación:
Consiste en añadir carbono, mediante difusión, a la superficie de un acero que presente un
bajo contenido en este elemento (como máximo 0,2-0,3%) con objeto de aumentar su

15. dureza superficial y conseguir una alta tenacidad en el núcleo. La cantidad de carbono
depende de varios factores:
 Composición química inicial del acero.
 Naturaleza de la atmósfera carburante.
 Temperatura.
 Tiempo de duración del tratamiento.
Es frecuente aplicar un tratamiento posterior de revenido para eliminar tensiones internas.
 Nitruración:
Endurecimiento superficial del acero mediante la incorporación de nitrógeno. La pieza que
se pretende nitrurar se somete en un horno a una corriente de amoniaco a una temperatura
próxima a 500 oC. A esta temperatura, se libera el nitrógeno del amoniaco que es absorbido
superficialmente por el acero. Este nitrógeno forma nitruros con los elementos químicos
(Al, Cr, V, W, Mo) del acero aleado, aumentado notablemente la dureza superficial del
acero tratado. Antes de la nitruración, las piezas se someten a temple y revenido para evitar
un ablandamiento del núcleo de la pieza de acero a tratar. La nitruración, además de
incrementar superficialmente la dureza de los aceros, los hace más resistentes a la fatiga y a
la corrosión. Por este motivo, se utiliza para endurecer piezas de maquinaria (válvulas,
bielas, cigüeñales,…) y también herramientas (brocas).
 Carbonituración:
Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración con el que se consigue
aumentar la dureza de los aceros por medio de la absorción superficial de carbono y
nitrógeno. La temperatura a la que se realiza el proceso es 750 oC-800 oC. La pieza a tratar
se somete a una atmósfera rica en carbono, como en el caso de la cementación, a la que se
le añade nitrógeno en forma de amoníaco. Los aceros a los que se les aplica este tipo de
tratamiento son semejantes a los que se emplean en la cementación (aceros con bajo
contenido en carbono), no siendo necesaria la presencia de elementos formadores de
nitruros, puesto que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono y
del nitrógeno. La carbonitruración se realiza mediante atmósferas gaseosas. Cuando se
lleva a cabo por medio de baños líquidos recibe el nombre de cianuración.
Además de a los aceros con bajo contenido en carbono, también se puede aplicar este
tratamiento a aceros de medio y alto contenido en carbono con el fin de que adquieran una
buena resistencia y dureza superficial.

16.  Sulfinización:
Consiste en añadir una pequeña capa superficial a la pieza a tratar de azufre, nitrógeno y
carbono (estos dos últimos en menor cantidad), al introducir la pieza en un baño con sales
de los anteriores elementos. La temperatura de este baño es próxima a 565 oC. Con este
tratamiento, aumenta considerablemente la resistencia al desgaste de los metales, disminuye
su coeficiente de rozamiento y se favorece su lubricación. Se aplica a herramientas que van
estar sometidas a rozamiento.
Tratamientos mecánicos.
Este tipo de tratamientos mejora las características de los metales por deformación
mecánica, en frío o en caliente.
 Tratamientos mecánicos en caliente (forja):
Consisten en deformar un metal, una vez calentado a una temperatura determinada,
golpeándolo fuertemente. De este modo, se afina el tamaño de grano y se eliminan
irregularidades de la pieza, con lo que se mejora su estructura interna.
 Tratamientos mecánicos en frio:
Consisten en deformar el metal a temperatura ambiente ya sea golpeándolo o bien por
trefilado o laminación. Con este tipo de deformación, se incrementa la dureza y la
resistencia mecánica del metal pero disminuye su plasticidad y ductilidad.
Tratamientos superficiales
Mediante estos tratamientos se modifica la superficie de los metales sin variar su
composición química. A diferencia de los tratamientos termoquímicos, en este caso no es
necesaria la aportación de calor. Los más utilizados son:
 Cromador:
Recubrimiento de la superficie del acero con cromo mediante electrolisis o por difusión.
Por medio del cromado, se disminuye el coeficiente de rozamiento y se incrementa la
dureza superficial y la resistencia al desgaste del metal. En el caso de los aceros, el cromo
potencia su resistencia frente a la corrosión. Para evitar que el cromo se combine con el
carbono formando carburo de cromo, este tratamiento se aplica a aceros con contenido en
carbono bajo o bien a aceros aleados con elementos formadores de carburos como Ti y Mn.

17.  Metalización:
Se proyecta un metal fundido pulverizándolo sobre la superficie de otro, con lo cual este
último adquiere superficialmente las características del primero. Tiene por objeto
proporcionar una protección contra la corrosión o mejorar sus propiedades superficiales
Propiedades mecánicas de los materiales.
Las propiedades mecánicas de los materiales nos permiten diferenciar un material de otro
ya sea por su composición, estructura o comportamiento ante algún efecto físico o químico,
estas propiedades son usadas en dichos materiales de acuerdo a algunas necesidades
creadas a medida que ha pasado la historia, dependiendo de los gustos y propiamente de
aquella necesidad en donde se enfoca en el material para que este solucione a cabalidad la
exigencia creada.
Resistencia mecánica: la resistencia mecánica de un material es su capacidad de resistir
fuerzas o esfuerzos. Los tres esfuerzos básicos son:
 Esfuerzo de Tensión:
Es aquel que tiende a estirar el miembro y romper el material. Donde las fuerzas que actúan
sobre el mismo tienen la misma dirección, magnitud y sentidos opuestos hacia fuera del
material.
 Esfuerzo de compresión:
Es aquel que tiende aplastar el material del miembro de carga y acortar al miembro en sí.
Donde las fuerzas que actúan sobre el mismo tienen la misma dirección, magnitud y
sentidos opuestos hacia dentro del material. Como se muestra en la siguiente figura. Y
viene dado por la siguiente fórmula:
 Esfuerzo cortante:
Este tipo de esfuerzo busca cortar el elemento, esta fuerza actúa de forma tangencial al área
de corte. Como se muestra en la siguiente figura. Y viene dado por la siguiente fórmula:

18. Esfuerzo a tracción, compresión y cizallado
Esfuerzo
Los esfuerzos son una magnitud física definida como la resistencia ofrecida por área
unitaria frente a una fuerza externa aplicada (su unidad de trabajo son los Pascales), En el
estudio de los materiales se busca analizar los efectos de estos esfuerzos sobre los
diferentes materiales, de esto se observa que dependiendo de la forma en la que es aplicada
la fuerza se tienen como resultado diferentes deformaciones y distribuciones de esfuerzos
a lo largo del mismo.
Por esto dependiendo de la forma de aplicación de la fuerza sobre las superficies se
realizaron diferenciaciones entre los esfuerzos producidos entre los principales están,
Esfuerzos normales y cizalladura (cortante).
 Esfuerzo a tracción
Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se
distribuyen uniformemente en toda el área del mismo, al aplicar sobre el dos fuerzas de
igual magnitud, direcciones opuestas y totalmente normales a su superficie se generan
esfuerzos internos denotados con la letra σ (sigma), estos esfuerzos producen que
se separen entre si las distintas partículas que componen la pieza, tendiendo a
alargarla (deformaciones positivas) ya que como se mencionó las fuerzas se encuentran en
sentido opuesto, el esfuerzo interno σ generado por estas características se llama esfuerzo
de tracción.
 Esfuerzo a compresión
El esfuerzo de compresión es el resultante de las tensiones o presiones que existe dentro
de un sólido deformable, estas se caracteriza porque contrario a la tracción tienden
a provocar una reducción de volumen o acortamiento en determinada dirección, las
características de las fuerzas aplicadas en este caso son iguales a las que generan el
esfuerzo a tracción, pero las fuerzas invertidas ocasionan en este caso que el material
quede comprimido (deformación negativa), también es el esfuerzo que resiste el
acortamiento de una fuerza de compresión.
 Esfuerzos normales:
Cuando se requiere una convención de signos para los esfuerzos, se explica de tal manera:
el signo del esfuerzo de tensión es dado por el sentido de la fuerza, por ejemplo en la

19. cara superior del cubo mostrado en la figura 2, es en sentido opuesto a la convención de
magnitudes de fuerza, o hacia abajo, por lo tanto el esfuerzo es negativo (-), con la fuerza
aplicada en este sentido se dice que se obtiene un esfuerzo de compresión. Si la fuerza
estuviera representada en sentido opuesto, es decir hacia arriba el esfuerzo sería positivo
(+), si la fuerza es aplicada en este sentido se dice que genera un esfuerzo de
tracción. Debido a que los esfuerzos actúan en una dirección perpendicular a la superficie
cortada, se llaman esfuerzos normales.
 Esfuerzos de Cizallado.
El cizallado es la fuerza interna que desarrolla un cuerpo como respuesta a una fuerza
cortante, esta es tangencial a la superficie sobre la que actúa, esta fuerza genera una
deformación lateral que se produce por un denominado esfuerzo de corte o esfuerzo
cortante (τ). Para explicar con más claridad se usara un cuerpo en forma de paralelepípedo
de base S y altura h.
Cuando la fuerza F que actúa sobre el cuerpo es paralela a una de las caras mientras que la
otra permanece fija, como se muestra en la figura 4, se presenta la deformación denominada
de cizallamiento o por cortante, en el cuerpo se observa que no hay cambio de volumen
pero si de forma.
Si originalmente la sección transversal del cuerpo tiene forma rectangular, bajo un esfuerzo
cortante se convierte en un paralelogramo. Los esfuerzos cortantes sobre las caras opuestas
(y paralelas) de un elemento son iguales en magnitud y opuestas en sentido. El cizallado
sobre las caras adyacentes (y perpendiculares) de un elemento son iguales en magnitud y
tienen sentidos tales que ambos esfuerzos señalan hacia la línea de intersección de las caras
o bien, ambos esfuerzos se alejan de tal línea.
El esfuerzo cortante promedio sobre la sección transversal, se obtiene dividiendo la fuerza
cortante total V entre el área A de la sección transversal sobre la que actúa de forma que:
τ = V / A
Al observar la distribución interna de los esfuerzos cortantes es de notar que cerca al
centroide de la pieza estos alcanzan valores cercanos al cero, mientras que en los lados
exteriores encontramos su valor máximo.

20. Relación de Poisson.
Cuando una barra esbelta homogénea se carga axialmente, el esfuerzo y la deformación
unitaria resultantes deben satisfacer la ley de hooke, siempre y cuando la carga aplicada a
este no exceda el límite elástico del material. Asumiendo que la carga P está dirigida a lo
largo del eje de simetría se tiene que tiene el material generando un esfuerzo normal,
sabemos que:
ESFUERZO normal= FUERZA/ÁREA DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL
Y por la ley de hooke obtenemos también que:
DEFORMACIÓN=ESFUERZO normal/MODULO DE ELASTICIDAD
Considerando ambos materiales HOMOGÉNEOS e ISOTRÓPICOS, es decir que sus
propiedades mecánicas son independientes tanto de la posición como la dirección, ha de
asumirse que el valor de la deformación unitaria debe tener el mismo valor para cualquier
dirección transversal en la cual sea calculada.
Teniendo esto claro, la relación de Poisson o Coeficiente de poisson (llamado así en honor
al matemático francés SIMEÓN DENIS POISSON (1781-1840)) es una constante
elástica importante para un material denotado con la letra ((μ)), esta relación elástica hace
referencia al estrechamiento o engrosamiento de las caras paralelas de un material que se
encuentra sometido a fuerzas normales y referencia la capacidad de un material para
soportar deformaciones transversales, este se calcula con la ecuación:
μ=DEFORMACIÓN UNITARIA LATERAL / DEFORMACIÓN UNITARIA AXIAL.
El valor de μ para los diferentes materiales existentes oscila entre 0 ≤ µ ≤ 0,5.
Módulo de Young.
El módulo de elasticidad de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento de
diferentes materiales elásticos frente a una fuerza aplicada, este módulo está ligado
directamente a la composición química del material y es considerado una propiedad más
del mismo y se determina experimentalmente.
Este es usado principalmente para determinar de forma experimental las deformaciones que
sufre cada material al estar sometido a diferentes cargas que se encuentren dentro de las que
soporta en su rango elástico ( su valor es diferente al límite elástico de cada uno de los
materiales así dependa de este). Este es un módulo de elasticidad longitudinal mientras el
coeficiente de Poisson antes nombrado es de elasticidad transversal
Su relación con el módulo de elasticidad es mediante una ecuación que también involucra
el módulo de cortante y es:
E/ (2G) – 1

21. Donde E es el módulo de Young y G el de cortante.
Rigidez:
La rigidez es la capacidad de un objeto material para soportar esfuerzos sin adquirir
grandes deformaciones y/o desplazamientos. Los coeficientes de rigidez son magnitudes
físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de
carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el
desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza.
La rigidez de los diferentes materiales se encuentra directamente relacionada con el
módulo de elasticidad. Ya que dé él depende la capacidad que tenga un material para
deformarse ante una fuerza aplicada.
Elasticidad:
Es la propiedad de un material que le permite regresar a su tamaño y formas originales, al
suprimir la carga a la que estaba sometido. Esta propiedad varía mucho en los diferentes
materiales que existen.
Para ciertos materiales existe un esfuerzo unitario más allá del cual, el material no recupera
sus dimensiones originales al suprimir la carga. A este esfuerzo unitario se le conoce como
Límite Elástico.
Todos los materiales poseen limite elástico unos de un valor inferior o superior a otro, los
materiales con un alto limite elástico se consideran materiales elásticos, mientras que los
que lo poseen de un valor menor se les conoce como materiales plásticos o frágiles.
Plasticidad:
Es la propiedad del material donde aun así después de retirar la fuerza que está siendo
aplicada sobre el material este no regresa a su estado original, sino que por el contrario
sigue deformándose permanentemente. Un material completamente plástico es aquel que no
regresa a sus dimensiones originales al suprimir la carga como se mencionó antes y
adicional a esto posee un límite elástico muy pequeño
Maleabilidad
Es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos a ser labrados
por deformación, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin
que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas. El
elemento conocido más maleable es el oro, que se puede malear hasta láminas de una

22. diezmilésima de milímetro de espesor. También presentan esta característica otros metales
como el platino, la plata, el cobre, el hierro y el aluminio.
Esta propiedad permite que el uso de los diferentes materiales sea más diverso para la
construcción recubrimiento y fabricación de diferentes piezas o estructuras.
Ductilidad
La ductilidad como la maleabilidad permite a los materiales deformarse, esta es la
capacidad que presentan algunos materiales de deformarse sin romperse obteniendo
alambres o hilos de dicho material, bajo la acción de una fuerza, esto favorece el uso de los
mismos para tejidos, cableados o diversos usos eléctricos en la industria.
Resiliencia
La Resiliencia es la magnitud que cuantifica la cantidad de energía que un material puede
absorber antes de romperse por el efecto de un impacto, esta se mide por unidad de
superficie de rotura. Se diferencia de la tenacidad en que esta última cuantifica la cantidad
de energía absorbida por unidad de superficie de rotura bajo la acción de un esfuerzo
progresivo, y no por impacto. El ensayo de resiliencia se realiza mediante el Péndulo de
Charpy, también llamado prueba Charpy.
Tenacidad
La tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la ruptura, por la
presencia de una carga. Oposición a la rotura por esfuerzos de impacto que deforman el
metal. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad. Comúnmente se
tiende a confundir la Tenacidad con la Resiliencia, aunque son conceptos bastante
relacionados ya que relacionan la energía absorbida por el material durante la aplicación de
la fuerza
Dureza
Se llama dureza al grado de resistencia a la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura,
las deformaciones permanentes, entre otras que ofrece un material. La dureza es una
condición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de la
materia. Se evalúa convencionalmente por dos procedimientos. El más usado en metales es
la resistencia a la penetración de una herramienta de determinada geometría.
El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra y
particularmente útil para evaluar propiedades de los diferentes componentes
microestructurales del material.
Los métodos existentes para la medición de la dureza se distinguen básicamente por la
forma de la herramienta empleada (penetrador), por las condiciones de aplicación de la
carga y por la propia forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método para

23. determinar la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra y
espesor de la misma.
Dureza Vickers (HV)
El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base
cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se
desea medir, bajo la acción de una carga F. Esta carga es mantenida durante un cierto
tiempo, después del cual es retirada y medida la diagonal d de la impresión que quedó sobre
la superficie de la muestra.
Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm (0.006 milésimas de pulgada.) y no se lee
directamente en la máquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente
fórmula:
Con este valor y utilizando tablas apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es
caracterizada por HV y definida como la relación entre la carga aplicada y el área de la
superficie lateral de la impresión.
Dureza Rockwell (HR)
Este método se basa en disponer un material con una superficie plana en la base de la
máquina. Se le aplica una carga inicial menor de 10 kg, para eliminar la deformación
elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Después aplicamos durante unos 15
segundos un esfuerzo que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se retira la carga y
mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la
pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que estemos usando.
También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del
durómetro si se conoce el material.
Si obtenemos valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy
imprecisos y debería hacerse un cambio de escala, que vienen definidas por tablas
orientativas, puesto que no es lo mismo analizar Acero que Cobre.
Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de Acero (templado y pulido) de 1/16,
1/8, ¼ y ½” y un penetrador cónico de Diamante con un ángulo de 120º +/- 30′ y vértice
redondeado, el cual se utiliza para los materiales más duros.
nHRLetra
 es la carga aplicada en Kg.

24.  es el identificador del ensayo Rockwell.
 va a continuación de y es la letra correspondiente a la Escala usada.
Dureza Brinell (HB)
Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El
indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para
los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele
utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000
kilogramo-fuerza. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material.
Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie,
pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se
convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición,
siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones.
Dureza Knoop (HK)
Es una prueba de microdureza, un examen realizado para determinar la dureza mecánica
especialmente de materiales muy quebradizos o láminas finas, donde solo se pueden hacer
hendiduras pequeñas para realizar la prueba. El test consiste en presionar en un punto con
un diamante piramidal sobre la superficie pulida del material a probar con una fuerza
conocida, para un tiempo de empuje determinado, y la hendidura resultante se mide usando
un microscopio.
Los metales y aleaciones.
Se procesan hasta obtener distintas formas mediante varios métodos de fabricación.
Algunos de los procesos industriales más importantes son: fundición, laminación,
extrusión, trefilado, y embutición.
Cabe resaltar que las aleaciones siempre serán más duras que si solo estuvieran al Carbono.
Cuando se aplica una tensión uniaxial a una barra de metal, el metal primero se deforma
elásticamente y después plásticamente ocasionando una deformación permanente. En
muchos diseños ingenieriles es necesario conocer el límite elástico convencional de 0.2
porciento, la resistencia a la tracción y el alargamiento (ductilidad) de un metal o aleación.
Estas magnitudes se obtienen del diagrama tensión-deformación convencionales derivado

25. del ensayo de tracción. La dureza de un metal también puede tener interés. En la industria,
las escalas de dureza habituales son la escala Rockwell B y C y la escala Brinell (BHN).
El tamaño del grano tiene repercusiones directas en las propiedades de un metal. Los
metales con tamaño de grano fino son más resistentes y tienes propiedades más uniformes.
La resistencia del metal se relaciona con su tamaño del grano por medio de una relación
empírica llamada ecuación de HALL-PETCH. Se espera que los metales con tamaño de
grano que se ubican en el intervalo nano (metales nano cristalinos) tengan resistencia y
dureza ultra altas, según lo predice la ecuación de HALL-PETECH.
Cuando un metal se deforma plásticamente mediante conformado en frio el metal se
endurece por deformación y, como resultado, aumenta su resistencia y disminuye su
ductilidad. El endurecimiento por deformación puede eliminarse dando al metal un
tratamiento de recocido térmico. Cuando el metal se endurece por deformación y se calienta
lentamente a una temperatura alta por debajo de su temperatura de fusión, ocurre los
procesos de recuperación, de re cristalización y de crecimiento de grano y el metal se
suaviza. Al combinar el endurecimiento por deformación y el recocido pueden lograrse
reducciones de grande espesores de cortes de metal sin fracturas.
Al deformar algunos metales a alta temperatura y reducir las velocidades de carga es
posible alcanzar la supe plasticidad, esto es, la deformación del orden de 1000 a 2000%.
Para alcanzar la súper plasticidad el tamaño de grano debe ser ultra fino.
La deformación plástica de los metales básicamente tiene lugar por un proceso de
deslizamiento que supone el movimiento de dislocaciones. El deslizamiento normalmente
tiene lugar en los planos de una máxima capacidad y en las direcciones de máxima
compactibilidad. La combinación de un plano de deslizamiento y de una dirección de
deslizamiento constituye un sistema de deslizamiento. Los metales con un gran número de
sistemas de deslizamientos son más dúctiles que los metales con pocos sistemas de
deslizamiento. Muchos metales se deforman por maclado cuando el deslizamiento es
difícil.
Los límites de grano normalmente endurecen los metales a baja temperatura porque actúan
como barreras al movimiento de dislocaciones. Sin embargo. Bajo ciertas condiciones de
deformación a alta temperatura, los límites de grano actúan como regiones débiles debido al
deslizamiento del límite de grano.

26. Diagrama de esfuerzo- deformación unitaria
Este Diagrama es muy importante en la Ingeniería ya que proporciona los medios para
obtener datos sobre la resistencia a Tensión o Compresión de un material sin considerar el
tamaño o forma geométrica del material.
Es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente
deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo de
tensión o de compresión.
a) Límite de proporcionalidad:
Se observa que va desde el origen O hasta el punto llamado límite de proporcionalidad, es
un segmento de recta rectilíneo, de donde se deduce la tan conocida relación de
proporcionalidad entre la tensión y la deformación enunciada en el año 1678 por Robert
Hooke. Cabe resaltar que, más allá la deformación deja de ser proporcional a la tensión.
b) Limite de elasticidad o limite elástico:
Es la tensión más allá del cual el material no recupera totalmente su forma original al ser
descargado, sino que queda con una deformación residual llamada deformación
permanente.
c) Punto de fluencia:
Es aquel donde en el aparece un considerable alargamiento o fluencia del material sin el
correspondiente aumento de carga que, incluso, puede disminuir mientras dura la fluencia.
Sin embargo, el fenómeno de la fluencia es característico del acero al carbono, mientras que
hay otros tipos de aceros, aleaciones y otros metales y materiales diversos, en los que no
manifiesta.
d) Esfuerzo máximo:
Indica la máxima Resistencia que nos presenta el material ya estando en deformación
plástica.
e) Esfuerzo de Rotura:
Esfuerzo generado por el material estudiado, durante la rotura.

27. Diagrama convencional de esfuerzo-Deformación unitaria.
Es la curva resultante graficada con los valores de esfuerzos como ordenadas y las
correspondientes deformaciones unitarias como abscisas en el espécimen calculado a partir
de los datos de un ensayo de tensión o de compresión.
Nunca serán exactamente iguales dos diagramas esfuerzo-deformación unitaria para un
material particular, ya que los resultados dependen entre otras variables de la composición
del material, de la manera en que este fabricado, de la velocidad de carga y de la
temperatura durante la prueba.
Dependiendo de la cantidad de deformación unitaria inducida en el material, podemos
identificar 4 maneras diferentes en que el material se comporta.
•Comportamiento
•Fluencia
•Endurecimiento por deformación
•Formación del cuello o estricción
Diagramas de esfuerzo-deformación unitario, convencional y real, para un material
dúctil (acero) (no de escala)
Comportamiento Elástico
El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un
material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican
tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no
recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones
inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley
de Hooke.
El límite proporcional, es el límite superior del esfuerzo. La Ley de Hooke es válida
cuando el esfuerzo unitario en el material es menor que el esfuerzo en el límite

28. desproporcionalidad. El límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en
la superficie de fluencia del material.
Fluencia
Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un
comportamiento plástico. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las
deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la
deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.
Un aumento en el esfuerzo más del límite elástico provocara un colapso de material y
causara que se deforme permanentemente. Este comportamiento se llama fluencia. El
esfuerzo que origina la fluencia se llama esfuerzo de fluencia o punto de fluencia, y la
deformación que ocurre se llama deformación plástica.
En los aceros con bajo contenido de carbono, se distinguen dos valores para el punto de
fluencia.
El punto superior de fluencia ocurre primero, seguido por una disminución súbita en la
capacidad de soportar carga hasta un punto inferior de fluencia.
Una vez se ha alcanzado el punto inferior de fluencia, la muestra continuara alargándose sin
ningún incremento de carga. Las deformaciones unitarias inducidas debido a la fluencia
serian de 10 a 40 veces más grandes que las producidas en el límite de elasticidad. Cuando
el material esta en este estado-perfectamente plástico.
Endurecimiento por deformación.
El Endurecimiento por deformación (también llamado endurecimiento en frío o por acritud)
es el endurecimiento de un material por una deformación plástica a nivel macroscópico que
tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material. A medida que el
material se satura con nuevas dislocaciones, se crea una resistencia a la formación de
nuevas dislocaciones y a su movimiento. Las dislocaciones interrumpen la perfección de la
estructura cristalina. Al aumentar la cantidad de dislocaciones, sigue aumentando la
resistencia del material.
Esta resistencia a la formación y movimiento de las dislocaciones se manifiesta a nivel
macroscópico como una resistencia a la deformación plástica.

29. Cuando la fluencia ha terminado, puede aplicarse más carga a la probeta, resultando una
curva que se eleva continuamente pero se va aplanando hasta llegar a este punto se llama el
esfuerzo último, Que es el esfuerzo máximo que el material es capaz de soportar.
La elevación en la curva de esta manera se llama endurecimiento por deformación.
Formación del cuello o estricción
En el esfuerzo último, el área de la sección transversal comienza a disminuir en una zona
localizada de la probeta, en lugar de hacerlo en toda su longitud. Este fenómeno es causado
por planos de deslizamiento que se forman dentro del material y las deformaciones
producidas son causadas por esfuerzos cortantes. Como resultado, tiende a desarrollarse
una estricción o cuello en esta zona a medida que el espécimen se alarga cada vez más.
Puesto que el área de la sección transversal en esta zona está decreciendo continuamente, el
área más pequeña puede soportar solo una carga siempre decreciente. De aquí que el
diagrama esfuerzo –deformación tienda a curvarse hacia abajo hasta que la probeta se
rompe en el punto del esfuerzo de fractura.
Mejoramiento de las propiedades a través del tratamiento térmico.
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros,
residen en la composición química de la aleación que las formas y el tipo de tratamiento
térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina
que forman los aceros sin variar la composición química de los mismos. Esta propiedad de
tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama
polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el poliformismo
es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una
única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-
ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento
químico puro se denomina alotropía.
Por lo tanto, las diferentes estructuras de grano pueden modificarse, con lo cual se obtienen
aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición
química. Estas propiedades varían de acuerdo con el tratamiento que se le dé al acero,
dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La
forma que tendrá el grano y los micro constituyentes que compondrán el acero, sabiendo la
composición química del mismo (esto es, porcentaje de carbono y de hierro (Fe3)) y la
temperatura a la que se encuentra se puede observar en el diagrama hierro-carbono.

30. Esto será posible si se lleva a cabo el control del tratamiento térmico, para comprobar si el
proceso cumple con todos los requisitos técnicos que se requieren en el control de calidad.
Este control se realiza en todas las etapas de la producción, teniendo en cuenta el control de
calidad de los materiales iniciales, el control de los procesos tecnológicos del tratamiento
térmico y el control de la producción del taller de tratamiento térmico.
Características mecánicas
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química
como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa
estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas
características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos
sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.
Entre estas características están:
 Resistencia al desgaste:Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar
cuando está en contacto de fricción con otro material.
 Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir
fisuras (resistencia al impacto).
 Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de
mecanizado por arranque de viruta.
 Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en
unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC).
Entre los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico del acero se encuentran
la temperatura y el tiempo durante el que se expone a dichas condiciones al material. Otro
factor determinante es la forma en la que el acero vuelve a la temperatura ambiente. El
enfriamiento del proceso puede incluir su inmersión en aceite o el uso del aire como
refrigerante.
El método del tratamiento térmico, incluyendo su enfriamiento, influye en que el acero
tome sus propiedades comerciales.
Según ese método, en algunos sistemas de clasificación, se le asigna un prefijo indicativo
del tipo. Por ejemplo, el acero O-1, o A2, A6 (o S7) donde la letra "O" es indicativo del uso

31. de aceite (del inglés: oil quenched), y "A" es la inicial de aire; el prefijo "S" es indicativo
que el acero ha sido tratado y considerado resistente al golpeo (Shock resistant).
Objetivo principal del tratamiento térmico
El objetivo de todo tratamiento térmico consiste en que calentando el metal a una
temperatura determinada y enfriándolo después, se produzca el cambio deseado en su
estructura.
Un proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar significativamente las
propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y mecánica del acero. Los tratamientos
térmicos cambian la microestructura del material, con lo que las propiedades macroscópicas
del acero también son alteradas.
A quien se le aplica tratamiento térmico
Se tratan térmicamente no solo las piezas semi acabadas como son los bloques, lingotes,
planchas, etc., con objeto de disminuir su dureza, mejorar la maquinabilidad y preparar su
estructura para el tratamiento térmico definitivo posterior, sino también las piezas
terminadas y herramientas con el objetivo de proporcionarles las propiedades definitivas
exigidas.
Importancia de los tratamientos de materiales en la industria.
En consecuencia dichos tratamientos tienen una importancia primordial en las distintas
fases de fabricación de la industria moderna. Los materiales son las sustancias que
componen cualquier cosa o producto .Desde el comienzo de la civilización, los materiales
junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como
los productos están fabricados a base de materiales , estos se encuentran en cualquier parte
alrededor nuestro .Los más comúnmente encontrados son madera , hormigón , ladrillo ,
acero , plástico , vidrio , caucho , aluminio , cobre y papel . Existen muchos más tipos de
materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello. Debido al
progreso de los programas de investigación y desarrollo, se están creando continuamente
nuevos materiales. La producción de nuevos materiales y el procesado de estos hasta
convertirlos en productos acabados, constituyen una parte importante de nuestra economía
actual. Los ingenieros diseñan la mayoría de los productos facturados y los procesos
necesarios para su fabricación. Puesto que la producción necesita materiales, los ingenieros
deben conocer de la estructura interna y propiedad de los materiales, de modo que sean
capaces de seleccionar el más adecuado para cada aplicación y también capaces de
desarrollar los mejores métodos de procesado. Los ingenieros especializados en

32. investigación trabajan para crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los
ya existentes. Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes, los modificados o
los nuevos para diseñar o crear nuevos productos y sistemas. Algunas veces el problema
surge de modo inverso: los ingenieros de diseño tienen dificultades en un diseño y
requieren que sea creado un nuevo material por parte de los científicos investigadores e
ingenieros. La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente. Por ejemplo los
ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas, de modo que los motores
de reacción puedan funcionar más eficientemente. Los ingenieros eléctricos procuran
encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar
a mayores velocidades y temperaturas.
Desde el momento en el que un material entra en la fabricación de la mayoría de los objetos
metálicos sufre por lo menos un tratamiento térmico en alguna fase de su producción,
puede considerarse que este tratamiento es parte importante de la moderna tecnología
industrial.
De lo antes expuesto podemos deducir que los tratamientos térmicos son operaciones de
calentamiento y enfriamiento a temperaturas y en condiciones determinadas, a que se
someten los aceros (y otros metales y aleaciones), para darles características más adecuadas
para su empleo; estos no modifican la composición química pero si otros factores como su
constitución, estructura y estado mecánico.
Factores de Importancia.
Es uno de los pasos principales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las
cuales esta creado.
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 establecido.
A través de los Tratamientos se modifican la constitución del acero, variando el estado en el
que se encuentra el carbono, y el estado alotrópico del hierro. Se modifica la estructura,
variando el tamaño de grano y el reparto de los constituyentes.
El estado mecánico queda afectado por las tensiones a las cuales son sometidos los
materiales luego de algunos TT, principalmente después de un temple.
El Producto Sólido se expone parcial o totalmente a ciclos Térmicos según lo amerite la
ocasión.

33. Por medio de Tratamientos Termoquímicos se pueden alterar las propiedades químicas del
material esencialmente del acero.
Deben ser tomadas en cuenta tanto la temperatura de enfriamiento como la de
calentamiento y de igual forma los medios en lo que se efectúen los tratamientos como
tales.
Otros factores que deben ser Considerados son: La composición del Material, La Velocidad
de Calentamiento, duración del Tratamiento.
Casi todos los tratamientos se llevan a cabo en hornos especiales, que pueden ser de tipo
continuo, con zonas a temperaturas diferentes por las que va pasando la pieza, o bien de
tipo discontinuo. El enfriamiento puede tener lugar dentro o fuera del horno.
El desarrollo de los tratamientos térmicos se desarrolla preferiblemente en tres fases
(calentamiento a temperatura máxima, permanencia a la temperatura máxima, enfriamiento
desde la temperatura máxima a la temperatura ambiente).
Tratamiento Térmico en los Metales.
De acuerdo a diferentes estudios establecidos, en los metales los átomos se hallan
dispuestos según una estructura regular llamada Red Cristalina. La estructura de una
aleación, vista por el microscopio, consta normalmente de una mezcla de dos o más fases,
es decir, constituyentes con distintos tipos de redes.
Los tratamientos térmicos en este tipo de material se basan primordialmente en el hecho de
que estas microestructuras pueden ser modificadas, mediante calentamiento y enfriamiento
como previamente se ha dicho, tomando en cuenta una serie de condiciones, con el fin de
alterar las propiedades de dureza, resistencia, tenacidad y ductilidad del material, así como
su aptitud para ser trabajado y mecanizado. También están directamente relacionadas con la
estructura eléctrica y magnética, como también a su resistencia a la corrosión.
Centrándonos propiamente en el tratamiento térmico del acero podríamos decir que el
objetivo de este proceso es controlar la cantidad, la forma, el tamaño y la distribución de las
partículas de cementita contenidas en la ferrita, que son las que determinan las propiedades
físicas del acero. Consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma
austenita y después enfriarlo rápidamente sumergiéndolo en agua o aceite.

34. Esto demuestra que para tratar al acero térmicamente debemos contar con el medio efectivo
que permita el desarrollo de un proceso sin complicaciones posteriores.
Otro método de tratamiento térmico es la cementación, en la que se endurecen las
superficies de las piezas de acero calentándolas con compuestos de carbono o nitrógeno.
Importancia de los Tratamientos Térmicos.
Es viable reconocer que a través de la implementación de los procesos de tratamientos
térmicos, le dan la oportunidad al fabricante de conferirles propiedades de mayor
consistencia al acero y a otros materiales. Siendo la evaluación fundamentada en las
características precisas que se buscan en la pieza u objeto a fabricar.
Igualmente puede ser identificada por medio de los tratamientos, que estructura final se
obtendrá del compuesto y para que podrá ser usado con posterioridad, denotando
paulatinamente la influencia que sobre ellos guardan la temperatura y el medio de
experimentación.
En toda industria se busca un trabajo eficaz, es por ello que al trabajar con materiales
metalmecánico sería más complicados su manipulación si no aplicamos sobre ellos
acciones que le den un estado más apto para el trabajo radicando en esta afirmación la
innegable participación de los procesos térmicos en la consecución idónea de piezas,
maquinarías confeccionadas de acero u otras aleaciones.
Técnicas. Modificación de materiales: El tratamiento térmico se utiliza para modificar
propiedades de los materiales, además de endurecimiento y ablandamiento. Estos procesos
modificar el comportamiento de los aceros de una manera beneficiosa para maximizar la
vida de servicio, por ejemplo, para aliviar el estrés , o propiedades de resistencia, por
ejemplo, tratamiento criogénico , o algunas otras propiedades deseables, por ejemplo, el
envejecimiento de la primavera . Todos los metales utilizados en la fabricación son tratados
con calor en diversos grados. Sin embargo, algunos metales reciben tratamiento térmico
adicional. Metálica calefacción mejora la dureza para su uso en cierto tipo de pernos.
Metales blandos como el latón y el cobre son a menudo sometidos a tratamiento térmico.
Los tipos más antiguos de la armadura militar de tanques y de calor, utilizar tratamiento de
metales. La mayoría de la armadura moderna utiliza una tecnología diferente. Calefacción
también fortalece el enlace de valencia (por lo que es difícil) que le da el beneficio
adicional de hacer que el metal sea menos reactiva.
Metales tratados tanto de calor puede ser utilizado para encimeras, equipo de laboratorio, y
similares, donde el acero inoxidable no sería adecuado. En la casa nos encontramos con un

35. tratamiento térmico (templado) de metal en cosas tales como las cuchillas de corte, hachas
y cuchillos. Las hojas de sierra, brocas, herramientas de jardín también son tratados con
calor. Los metales más duros pueden afilar y mantener la nitidez ya que el metal suelto.
Espadas, por supuesto, son tratados con calor. Una aplicación es impar cerraduras, el metal
más duro resiste impacto y no cambia la forma debido a la temperatura.

36. Conclusiones
Con la realización de dicho trabajo se demostró la importancia que tiene cada tratamiento y
proceso en los materiales y metales para la mejora de la industria y el buen vivir de cada
persona debido a que cada proceso o característica tiene un porque y para que determinado
y así el enriquecimiento propio intelectual que nos servirá en un futuro en nuestras vidas
como próximos ingenieros, arquitectos, técnicos etc. Cabe destacar que cada paso a realizar
en cualquier trabajo de esta magnitud (tratamientos, fundiciones, propiedades de los
metales y materiales) representa un importante papel para todas las industrias, se espera que
con el paso del tiempo se encuentren otras maneras de realizar los diferentes
procedimientos para que así el avance en el mundo y en todas las industrias mejore de
manera significativa como con el paso del tiempo ha venido ocurriendo.

37. Anexos.
Fundiciones:
Microestructura del hierro gris (ferrita y perlita)
Microestructura de la fundición nodular ferritico perlitica.

38. Microestructura de la fundición maleable ferrítica.
Microestructura de la fundición blanca.
Tipos de tratamientos térmicos.

39. Diagrama TTT para un Acero.

40. Ensayo de jominy.
Propiedades mecánicas de los materiales

41. Esfuerzo de tracción (+).

42. Esfuerzo de compresión (-)
Elasticidad. Ductilidad.
Péndulo de Charpy.

43. Elasticidad Ductilidad
Dureza Fragilidad
Maleabilidad Tenacidad

44. Plasticidad