afa mod. 02 principios de metalurgia - fund amen to

8/3/2019 AFA Mod. 02 Principios de Metalurgia - Fund Amen To

1/24

CATAplicaciondel Analisis

Principiosbasicos demetalurgia


2/24


3/24

1

PRINCIPIOS BASICOS DE METALURGIA

Diapositiva 1 -- iBienveni dos nuevamente!Las prdxirnas secciones de este seminario so-bre el an dl is is de fa1 la s esta rdn dedicadasa ensefiar ci e r tos pri nci pi os bdsi cos de me-ta l urgi a , desgaste y f ractu ras. Estos pri n -cip ios pueden apl ica rse a todas la s fa1 la sde u n equipo, cualquiera Sean las condicio-nes en que se encuentre. Esta seccidn teb-rica terminard con una introduccidn detalla-da a quizzs la herramienta nzs importante deand1 i si s : el examen ocular.

Diaposi ti va 2 - - E n esta seccidn estudiare-mos a1 gunos aspectos bzsi cos de 1a metal ur-gia y de 10s procesos de transformacibn de10s metales, para famil iariz arnos con la es -tr uc tu ra f i s i c a de 10s componentes. Esteconocimiento nos permi t i rd di st ingu i r entre10s defectos producidos por 10s mater ial es y10s que se deben a 10s procesos. Poster io r-mente, cuando estudi enos 1as fracturas , com-probarelnos que las piezas se rolnpen en luga-res determinados si ha habido una sobrecar-ga. Si la ro tura se da en cualquier lugar ,l a causa puede e s t a r en 10s mater iales o 10sprocesos.

D i a p o s i t i v a 3 - - En e s t a s e c c i o n e s t u -d ia re mo s e l a f i n o d e 10s m e t a l e s , 10s p r o -ced imien tos que se usan para d a r l e s fo rma ye n d u r e c e r l o s ; a c o n t i n u a c i 6 n , a p re nd er em o sa d i s t i n g u i r e n t r e l a s f a l l a s de m a te r ia le sy l a s d e p ro ces o s q ue pu ed en p ro d u c i r s e encada un a d e e s a s e t ap as . L os p r i n c i p i o s d em e t a l u r g ia de e s t a s e c c i 6 n s e ha n s i m p l i f i -cad0 p a ra u na me j o r co mp ren s io n p o r p a r t ed e l e s t u d i a n t e . S i s e d e se a o b te n e r mas i n -formation, c o n s u l t e s e e l manual d e l c u r s ot i t u l ad o "Ma t e r i a l s an d P ro ces s e s Re fe r en ceHanual" .


4/24

Diaposi t i va 4 - - La mayoria de 10s productosde Caterpi 1 1 ar son de fundicidn y acero.Ambos metales provienen del afino de mineralde hierro, presente en la naturaleza comodxido de hier ro es ta bl e, e impurezas. Parael af ino se cal ie nt a el mineral con coque(carb6n de piedra sin oxigeno) y caliza den-t ro de u n a l t o horno con paredes revest idasde ladri l los refractar ios. A medida que lacarga se fusiona, (1) el coque se combinacon el oxigeno del mineral de hierro y pro-duce hierro fundido que se deposita en elfondo del horno, y ( 2 ) l a cal iz a se combinacon las impurezas ( t i e r r a , azufre, etc. ) yflota en la parte superior formando la esco-ri a. Estas reacciones f i s i coquimicas produ-cen u n metal afinado y rnenos estable que sedenomina arrabio y que se sangra para seguirafinando y converti rse en lin gotes de aceroo de fundicidn denominados lingotes "de pri-rnera fusidn".

Diapositiva 5 -- El acero se produce conar ra bi o a1 que se l e ha reducido el conteni-do de carbono y de impurezas y se le hana j ustado 1as cantidades de o tr os el ementos.Actualmente, l a mayoria del acero se produceen hornos de arco voltaico. E l arrabio y l achatarrd se cargan en el horno revestido delad r i l l o s y 10s electrodos de carbdn se ba-jan hasta 1 legar a unos centimetros del me-t a l . Se abre el paso de la cor rie nte y elcal or que produce la re si ste nc ia de 10s me- atales a dicha corriente hace fusionar lacarga. El af inado continSa hasta que 10s ni-veles de carbono, de impurezas y de otrosel ementos a1 cancen 1as especi f i caci ones es-tablec idas . Estos procedimientos son imper- -ec tos , por l o tan to el acero siempre tien epequefias pa rt ic ul as de 1adri 11 o, escori a ytierra del mineral de hierro.


5/24

I , .C.UI mqm brruccuq-rD i a p o s i t i v a 6 -- Con l a c o l ada de ace ro com-p l e ta m e n te a f i n a d o s e 1 e n a n l a s 1 n g o t e r a s -. - - - F - -y se l o d e j a s o l i d i f i c a r . D ur an te e s te p ro - --.-- L f '; !c es o d e e n f r i a m i e n t o , e s p o s i b l e que se f o r - ;*, .-.? .: 1 1men oquedades d en t r o d e l 1i go te con a1 gunos .!g a se s q u e q ue de n a t r a p a d o s . P o s t e r i o r m e n t e ,1os 1i g o t e s s e r e c a l i n t a n y s e t r a n s p o r t a n I Ia 1 0s t a l e r e s de 1am inac i5n , donde se p ro - ! I I id u ce n c h ap a s, p l a c a s , p l a n c h a s o b a r r a s . I L AD u ra n te e l l a m in a d o en c a l e n t e l a m a y or ia L-J.ow . LC- . "-de l a s oquedades desaparecen . a

D i a p o s i t i v a 7 -- 1 0 s p o r c e n t a j e s d e "c a r b o -n o" y de " h i e r r o " d e t er m in a n s i e l p r o d u c t0f i n a l e s h i e r r o f u n d i d o o a ce ro y e s t a b l e -c e n, ade mzs, c a s i t o d a s l a s p r o p i e d a d e s dee s t o s d os m e t a l e s . L a m ay or p a r t e de l af u n d i c i 6 n se a f i n a h a s t a q ue e l c o n t e n id o dec ar bo no o s c i l e e n t r e e l 2% y e l 4%; e s t ac a n t i d a d h ac e qu e e l m e t a l s ea q u e b r a d i z o yp o c o o n a d a d i j c t i l .

D i a p o s i t i v a 8 -- E l a c e r o s e o b t i e n e c u a n d o1 0s n i v e l e s d e c ar bo n o p r e s e nt e s e n e l h i e -r r o o s c i l a n e n t r e 0,02X y 2,0%. Por l o ge-n e r a l e s t e m e t a l e s m8s f u e r t e , m8s d u r o ,m ss t e n a z , m8s d S c t i l y m8s r e s i s t e n t e a 10si m p ac t os qu e l a f u n d i c i b n .


6/24

D i a p o s i t i v a 9 - - L o s a c er o s s e c l a s i f i c a nse gS n s u c o n t e n i d o d e c a r b o n o . L o s q ue t i e -n en un b a j o co n t e n i d o ( o b l a n d o s ) , e s d e c i re n t r e e l 0,02% y e l 0 ,2 52 , s on muy d S c t i e sy s e u sa n p a r a p i e z a s no t r a t a d a s t E r n i c a -m e n te , como 1 0s c o l e c t o r e s d e a c e i t e y 1 0st u b o s d e a l i m e n t a c i 6 n d e c o m b u s t i b le . A a l -g u n o s d e e s t o s a c e r o s b l a n d o s s e l e s a ii ad ec ar bo n o s b l o e n l a s u p e r f i c i e ( e s t o se d e no -m i na ce m en ta c i hn ) y s e u t i l i z a n en p i e z a sc a r b u r i z a d a s como 1 0 s e n g r a n a j e s y e j e s d e6mbo l o . MZs ad e l a n te v o l v eremos s ob re e s tete m a. L o s a c e r o s co n u n c o n t e n i d o d e c a r b o -no de 0 ,25% a 0,501 ( o s em iduro s ) s on menosd S c t i 1es , p ue de n t r a t a r s e t E r r n i c am en te -y seu sa n p a ra p i e z a s f o r j a d a s ( b i e l a s y c i g h e n a -l e s , p o r e j e m p l o ) . L o s a c e ro s c on un c o n t e -n i d o de c a rbon o de 0 ,50% a 2 ,0% (o du ro s )s o n q u e b r a d i z o s y se u t i l i z a n pa ra 10s r e -s o r t e s y 1os componen tes de l a bomba i n y e c -t o r a de co m b u s t i b l e .

D i a p o s i t i v a 10 - - C u a l q u i e r a d e 10 s a c e ro smenc ionados puede 1i a r s e c on o t o s m e t a l esy e l e m e n to s p a r a m e j o r a r s us p r o p i e d a d e s f T -s i c a s , como l a t en a c i da d , l a r e s i s t e n c i a al a t r a c c i 6 n y a l a c o r ro s iS n . L os e le me nto s1n5s u s a do s e n l a s a l e a c i o n e s s o n e l c ro m o,e l n i q u e l , e l v an a di o, e l tu n g s t e n 0 y e l mo-1 b d e n o . L o s a c e r o s q u e c o n t i e n e n e s t o se l e m e n t o s s e d e n o m i n a n " a c e r o s d e a l e a c i 6 n M .


7/24

D i a p o s i t i v a 11 -- Dado q ue l a c a n t i d a d d ec a r b o n o d e t e r m i n a 1as ~ r o ~ idades de l ace ro,o de l a f u n d i c i b , l a e s t ru c t u r a de es to sd os m e t a l e s t a n d i f e r e n t e s n u nc a puede s e rl a m is ma . A n t e s d e e x a m i n a r l o s mZs d e t e n i -d am en te , veamos p r i m e r 0 l a e s t r u c t u r a f i s i c ag e n e r a l d e 1 0 s m e t a l e s . T od o m e t a l e s t ic o ~ n p u e s t od e g r a no s , e s d e c i r c r i s t a l e s , q u es e v a n f o r m a n d o d e s d e q u e s e f u s i o n a n h a s t aqu e s e s o l i d i f i c a n , c o n un p r o c e d i m i e n t o muys i m i l a r a1 de 1 0s c r i s t a l e s de h i e l o quea p a r e c en en 10 s v i d r i o s d e l a s v e n ta n a sc u an d o h a ce f r i o . A1 y u x t a p o n e r s e , 1 0 s c o n-t o r n o s de 1 0s c r i s t a l e s a d q ui e re n f or ma si r r e g u l a r e s . L as i m p ur e za s , p o r e j e m p l o 1 0sp ed az os de l a d r i l l o s r e f a c t a r i o s o de es co-r i a que n o h ay an de s a p a re c i d o co n e l a f i n o ,s e d e p o s i t a n e n e s os c o n t o r n o s . E s t a s i mp u-re za s se denomi nan i c l u s i o n es y , p o r 1 o ge-n e r a l , son l o s u f c i en temente pequef ias conop a r a n o d e b i 1i a r e l m e t a l .

D i a p o s i t i v a 1 2 - - S i o bs erva mo s l a e s t r u c t u -r a d e u n c r i s t a l d e f u n d i c i d n , podemos v e rq u e 1 0 s c o n t o r n o s p r o d u c e n u n p a t r d n i r r e g u -1a r de l g rano . Adem%s, e l ca rbono que cadag r a n o c o n t i e n e s e p r e s e n t a e n fo r m a de e sc a -mas de g r a f i t o . E s t e c a rb o n o 1 b r e p r od u c el a : n ay o ri a de l a s p r op i ed a d es de l a f u n d i -c i 6n: f r a g i 1 d a d , b ue na r e s i s t e n c i a a1 d e s -g a s t e y b u e n a m a q u i n a b i l i d a d .

D i s p o s i t i v a 13 -- S i ob serv am os l a e s t r u c t u -r a d e l acero , comprobamos que sus granos yc o n t o r n o s n o t i e n e n escam as d e g r a f i t o . En1o s a c e r o s b l a n d o s e l c a r b o n o s e m e z c l a c o n1 0s c r i s t a l e s y , e n c o n se c u en c ia , no q ued an in g 'u n c a r bo n o l i b r e p a r a f o r m a r e sc am as .E s t a d i f e r e n c i a e s t r u c t u r a l p ro du ce l a s d i s -t i n t a s p ro p ie da d es d e l a c er o: d u c t i 1 d a d ,r e s i s t e n c i a y t en a ci da d. (N ota : l a i l u s -t r a c i d n n o c o n t ie n e i n c l u s i o n e s p a r a s i m p l i -f i c a r l a e x p l i c a c i 6 n ) .


8/24

D i a p o s i t i v a 1 4 - - S i observamos rnds deteni-darnente l a e s t r u c t u r a de 1 0s c r i s t a l e s , c on -probamos que 1as " c e l u l a s e l e m e n t a l e s " e s t d no rdenadas en h i l e r a s y co lumnas, como s if u e ra n l a d r i l l o s a p i la d o s . S i n embargo,n i ng S n g r an o t i e n e l a misma a1 i n e a c i d n .Cuando e st ud ie mo s l a r e l a c i d n e n t r e l a s c a r -gas y l a s f a 1 a s d e l a c e r o , v er em os c6mo e ld e s a r r o l l o y l a a p a r i e n c i a de l a s g r i e t a s see x pl i c a n p o r l a s d i e r e n c i a s e n t r e l a s a1 i-nea c i ones.

D i a p o s i t i v a 1 5 -- L as c e l u l a s s on l a s u n i d a -des es t r u c tu ra le s mZs pequei ias que fo rman ung ra no . En l a f u n d i c i d n y e l a c e r o e s t a s c 6-l u l as s on c S b i c a s p o r l o ge n e ra 1 y s u s d t o -mos de h i e r r o e s t Z n e n e l c e n t r o y 1 0 s v 6 r -i i c e s ( p o r e so s e de nom in an " e s t r u c t u r a s co nc e n t r o e n c u e r p o " ) . Una ce l u l a p ue de r e d i s -t r i b u i r s us Zto mos o i n c o r p o r a r d t om os d i s -t i n t o s ~ n e d ia n tee l t r a t a m i e n t o t 6 rm i c o y l aa1 e a c i 6 n . E s t o , en c o n s e c u e n c i a , m o d i f i c a1a s p r o pi e d a d es f i s i c o q u i m i c a s de 1 0 s m e ta -l s .

D i a p o s i t i v a 16 -- L a f u n d i c i d n y l a f o rm a-c i S n s on p r o c e s os m e t a l G r g i c o s q ue h a c en d e lh i e r r o y d e l a c e r o m e t a l e s G t i l e s . L a n a yo -r i a de 10s p r o d u c t o s d e h i e r r o d e C a t e r -p i 11a r s e h a c e e n n o 1des.de ace ro , s i n embargo, se1 0 s s i g u i e n t e s m g t o d o s d ea1 t a p r e s i d n :1. Lami nado2. F o r j a d o3. E x t r u s idn4. Em buti do

La mayorSa de 10st r a b a j a c o n u n o d ea l t a t e m p er a tu r a y

E l a c e r o que r e s u l t a d e e s to s p r o c e d i m i e n t o sse denomina "1 abrado " . L o s m e t a l e s f u n d i d osy :abrades f o r m a n d o s c a t e g o r i a s c o n p r o p i e -d a de s lnuy d i e r e n t e s .


9/24

D i a p o s i t i v a 17 -- L a f u n d i c i d n c o n s i s t e env a c i a r e l h i e r r o en un m o ld e c on l a f or m a del a p i e z a q ue s e d esea c o n s t r u i r. Los moldess e p ro d uc e n pr en sa nd o l a m a t r i z d e d i c h ap ie za en una mezc la de a rena y a g l o me r a n t e .E s t a m e z c l a f i a y m a n t i e n e l a f o r m a d e se a-d a. L as c a v i d a d e s i n t e r i o r e s s e p r o du c e ncon machos sos ten idos por peque i ias esp igasd e h i e r r o d e no m in ad a s ch a vet a s . L o s g a se s ye l a i r e c a l i e n t e escapa n a t r a v g s 10s r e s p i -r a d e r o s . A m ed id a que e l h i e r r o d e r r e t i d o a1.204 - 1.315 O C (2.200 - 2.400 O F ) va l l e -n a nd o e l mol d e , f u n d e l a s ch a ve t a s y d e s p i d eg as es a1 e x t e r i o r ; r e c i 6n despu6 s- comi enzaa s o l i d i f i c a r s e .

D i a p o s i t i v a 18 -- En una f u n d i c i d n e s p o s i -b l e q u e q u ed en , s i n e mb arg o, g a se s o i n c l u -s i o n e s de e s c o r i a ; o s i e l e n f r i a m i e n t o n oh a s i d o ad ec ua do , e l m e t a l p ue de c o n t r a e r s ed e m a s i a d o r z p i d o y separa rse fo rmando oque-d ad es . L a f u n d i c i 6 n s o l i i i ada t i ne unae s t r u c t u r a i r r e g u l a r de g ra no s y escamas deg r a f i t o . La f r a g i l i d a d de e s t a e s t r u c t u r ai ~ n p i d e ue s e l e s i g a d an do fo rm a , p e r o pu e-d e s e r t r a t a d a . t 6r m ic a m en te y t r a b a j a d a n e -c5 n i camente .


10/24

D i a p o s i t i va 19 -- E l l a m i n a do e s e l p r o c e s omds comGn pa r a p ro du c i r c h a p a s , p l a c a s ,p l a n c h a s y b a rr as . P o r l o g e ne r al s ec a l i e n t a e l a c e r o a un os 1 .204 "C (2.200 O F )p a r a v o l v e r l o muy m a l e a b le . Se l e a p l i c aa1 a p r e s i d n p a sd n do l o e n t r e g ra n de sr 3 d i l l o s de a ce ro h a s ta l o g r a r l a f or m ad es ea da . E s t a f o rm a p u ed e m o d i f i c a r s e mdst a r d e p or e l f o r j a d o , l a e x t r u s i b n , e le n b u t i d o u o t r o s p r o c e d i ~ n i n t o s d ee l a b o r a c i 6 n .

D i a p o s i t i v a 2 0 - - D u r a n te e l l a m in a d o , l a sh i e r a s y co lu mn as de l a s c e l u l a s se d e s l i -zan y 1 0s c o n t o r n o s de 1 0 s g r a n o s s e a l t e -r a n , p e r o n o l l e g a n a ro mp er se . L a n u ev ae s t r u c t u r a g r a n u l a r y l a s i n c l u s i o n e s sea1 i ean en l a d i r e c c i 6 n d e l l am in a do , e s t a -b l e c i e n d o a s i l a s l i n e a s d e d e fo r m ac i6 np l d s t i c a . P o r un a p a r t e , e s t o h ac e q ue l ar e s i s t e n c i a d e l a ce ro e n l a d i r e c c i b n d e lg r a n o s ea m ay or q ue e n c u a l q u i e r o t r a . Pe-r o , p o r l a o t r a , en e sa d i e c c id n l a s g r i e -t a s s e d e s a r r o l l a n c on mzs r % p i d e z , de l an i s m a ma ne ra q u e l a m ad er a s e r a j a c o n mdsf a c i l i d a d s ig u ie n do l a v e t a .

I I i a p o s i t i v a 2 1 -- E l f o r j a d o , que s i r v ei g u a l l n e n t e p a r a d a r f o r m a a 1 0s m e t a l e s , s er e a l z a c a le n t a n d o e l m a t e r i a l a u no s 1 .204" C (2.200 O F ) y g o lp e z nd o lo c on un m a r t i l l od e f o r j a . L os g ra no s d e l a c e r o c a l i e n t e va na d q u i r i e n d o l a fo rln a de l a m a t r i z y l a de -f o r m ac ib n p l z s t i c a es p a r a l e l a a l a s c a r ga si n 5 x i r n a s p r e v i s t a s . A v ec es e s t a o p e r a c i 6 np r o d u c e p l i gues denomi nados s o l apas ; y e lc a l e n t a m i e n t o p ue de t a m b i g n r e s u l t a r e n q ue -n a d ur a s de f o r j a .


11/24

Diapositiva 22 -- Lo fundamental que hay querecordar sobre 10s mater ial es fundidos y l a -brados es que 10s primeros tienen una es-tructura irregular y escamas de grafito y10s segundos una deformacidn pl i s t i c a . Aesto se debe la mayorfa de las diferenciasentre las propiedades f7sicas y el comporta-miento de 10s dos tipos. Cuando estudiemoslas fracturas, comprobaremos que su aparien-cia depende tarnbien del tipo de materialut i l izado.

Diapositiva 23 - - Es posible que las piezas,una vez formadas y labradas, requieran u ntra tamien to tgrmico para aumentar su r es i s-tenci a , tenaci dad o durabi 1 dad. Medi antee st e tratamiento la s c6l ulas del hie rro fun-d i d o y del acero se benefici an con 8tomos decarbono que las endurecen. Por lo generalel tratamiento tgrmico tiene tres etapas:(1 ) austenizaciSn; (2) enfriamiento; (3 ) re-veni do.

Diapositiva 24 -- La aus ten izaci6n es laprimera etapa y se hace a temperaturas ele-vadas para int roduci r el carbono en l as cE-lu las . E n la temperatura ambiente 10s ace-ros a1 carbono tienen una celula con centroen cuerpo y carecen, por lo tanto, de espa-cio para 10s Stornos de carbono. Durante laaus ten iza cit ~n, a temperatura sube hasta 760"C (1.400 O F ) y modifica la estructura de lac6l ul a , paszndola de c en tro en cuerpo a cen-t r o en cara , con lo cual se produce espac iopara 10s Ztomos de carbono. La ce lu la concentro en cara tiene Ztomos de hierro situa-dos en 10s vert ices del cub0 y en el centrode sus car as. Los htomos de carbono en tranen las aristas del cubo. E l tratamientotErmico es , por l o ta nt o, el procedimientomediante el cual se a7iade carbono a las cE-lu la s elemental es.


12/24

D i a p o s i t i v a 25 - - . L a a u s t e n i z a c i d n de l a sp i e z a s p ue de h a c e r se d e v a r i a s m a n er as , p e r 0l a m$s comijn es e l ho rneado . Los horn os det e m p l e se us an p a r a c a l e n t a r l a s p i e z a s e n-t e r a s a n te s de e n f r i a r l a s . En e s t a d i a p o s i -t i v a vemos un c i g u e R a l a1 r o j o , s a l i e n d o d eu n a t e m p e r a t u r a d e 8 7 1 "C (1.600 O F ) .

D i a p o s i t i v a 26 - - A a l g u n a s p i e z a s h a y q u ee n d u re c e rl e s s b l o l a capa s u p e r f i c i a l y, p o rl o t a n t o , no es n ec e sa r i o c a l e n t a r l a s t o t a l -mente. E l e n d u r e c i m i e n t o p o r i n d u c c i d n s eh a ce c a l e n t a n d o e l e c t r i c a m e n t e u n os 6 mm(0 ,2 50 p u l g. ) d e s u p e r f i c i e . En e s t a d i a p o -s i i v a vemos l a a u s te n iz a c i 6 n d e l a s u p e r f i -, c i e de un c i y ii e' ii a l med ian te en du rec i m ie n top o r i du cc i dn.

D i a p o s i i v a 27 -- E l t e m p l a d o e n f r a g u a e se l t e r c e r m eto do t e r m i c o d e a u s t e n i z a c id np a r a s u p e r f i i e s de unos 12 mm (0,5 p u l g.) .D e e s t o s t r e s p r o c e d i m i e n t o s t g r m i c o s s e p a -sa i m e d i a t a r n e n t e a 1 e n f r i a d o y r e v e n i d o .


13/24

Diapositiva 28 -- Enfriado: es la segundaetapa y consiste en enfriar rdpidarnente elmetal austenizado para que llegue a la tem-peratura arnbiente. La cg lu la con ce nt ro encara adquiere una forma tet ragonal que f i a10s dtomos de carbono. Esto produce u n ace-ro muy duro y res is ten te , pero muy quebradi-zo y con muchos esfuerzos re si dual es . Des-pu6s de enfriado, la dureza de u n cigueiialtipico de acero semiduro aumentard de 20 Rca 60 Rc. (Hablaremos de es tas c i f r a s m2starde.)

D aposi t i va 29 -- El enfri ado puede hacersecon agua, ac ei te o ai r e. Para 10s acerosbl andos o semiduros, se u t i l i z a por lo gene-ra l el agua; para 10s que tie nen u n a l t ocontenido de carbono o para las aleacionesse u t i l i za e l acei te o e l a i re .

Di apositiva 30 - - Revenido: Sltirna etapa deltratarniento tgrmico que reduce 10s esfuerzosresiduales y mejora la tenacidad rnediante ladescarga controlada de algunos dtomos decarbono de l as c6l ulas . El control cuidado-so de las temperaturas de temple permitencontrol ar 1a sa l ida del carbono , reduci endoa1 minimo l a pGrdida de dureza. Si l as pie-zas se mantienen a l a temperatura correspon-d ien te , 1a tenacidad y dureza del metal se -rZn establ es. El revenido del cigbe'iial an-terior reduce la dureza a unos 52 Rc.


14/24

D i a p o s i t i v a 3 1 -- L a c e m e n t a c i d n e s o t r ot r a t a m i e n t o t 6 r m i c o p a r a e n du r ec e r l a s s u-p e r f i c i e s de l a s p i ezas. Los acero s du ros ysemiduros son muy cos tosos , y p a r a r e d u c i re so s co s to s , s e u t i l i z a n ac er os de b a j o co n-t e n i d o d e c a r b o no a 1 0 s qu e s e l e s a ii ad ec a rb o n o o n i t r 6 g e n o ( u n e le m en to d e l i g a c o-mo e l ca rbono) o 10s dos a la s capas su per -f i c i a1 es. Los t r e s t r a t a m i en t os de cem en ta -c i d n u s u a l e s s on : c a r b u r i z ad o, c a r b o n i t r u r a -c i d n y n i t r u r a c i d n .

E l c a r b u r i z a do se p r oduc e a una t em p e r a t u r ade 927 O C (1.700 O F ) y e l c a r bon o que s ea7iade puede l l e g a r a una p r o f un d i da d de 3 mm(0 ,125 pu l g.) R e q u i e r e p o s t e r i o r m e n t e e n -f r i a d o y r e v e n i d o y p r o d u c e u n a s u p e r f i c i er e s i s t e n t e a1 d e s ga s te c o n u n n S c l e o deapoy o t enaz y c ap az d e t o l e r a r c a r g a s g r a n-des. E l en f r i a d o c aus a muchas de f o r m a c i onesq ue de be n en d e re z a rs e o r e t r a b a j a r s e p a r ar es ponde r a 1as es pec i f i ac i ones .

L a c a r b o n i t r u r a c i d n s e h a ce a 76 0 "C (1.400OF) y puede a f iad i r ca rbono y n i t r d g e n o h a s t auna p r o fu nd id ad de 0 ,3 mm (0 ,015 pulg. ) ; r e -q u i e r e e n f r i a d o y r e v e n i d o y p r o d u ce u na s u -p e r f i c i e f i n a , du ra y r e s i s t e n t e a1 d es ga s-t e . A1 u t i l i z a r s e una t e m p e r a t u r a m8s b a j al a s p o s i b i l d ad es d e d i s t o r s i d n t am b ig n s ereducen.

L a n i t r u r a c i d n a ta d e n i t r d g e n o a un os 538 " C(1 .000 OF) has t a una ~ r o f u n d i d a d e 0.3 mm( 0,015 pu i g . ); an t es de hac e r s e , es t e t r a t a -m i e n t o r e q u i e r e a u s t e n i z a ci d n , e n f r i do yr ev en i do . P ro du ce una s u p e r f i c i e d u r a y r e -s i s t e n t e a l des gas t e c on un n ' ucl eo de apoyot ena z y c apaz de t o l e r a r c a r gas m edi anas.A1 u t i l z a r s e una t em pe r a t u r a muy ba j a , nose p r od u ce n d i s t o r s i o n e s , p o r es o s e a p l i c aa 1 a s p i e z a s y a t e r n i n a d a s .


15/24

D i a p o s i t i v a 3 2 - - Los ensayos de durezas i r v e n p ar a d e te rm in ar l a e f i c a c i a d e l t r a - -t a m i e n t o t 6 r m i c o . L a s p r u e b a s d e R o c k w e l l Cm id en l a r e s i s t e n c i a a l a i nd en ta ci Gn , u t i -l i z a n d o un i n d e n t a d o r de d i a m a n t e q ue s ea p r i e t a c on u na p r e s i d n muy e x a c t a c o n t r a l as u p e r f i c i e m e t d l i c a . C u an to mds d u r o e s e lm e t a l , menos p r o f u n d a e s l a i n d e n t a c i 6 n .Una p i e z a t 7 p i c a d e a c er o l a b r a b l e no t r a t a -d a t 6 rm i ca m e nt e t i e n e u na d u r e za i n f e r i o r a20 Rockwe l l C. L a s p i e z a s q ue t i e n e n 40R o c k w e l l C n o s o n l a b r a b l e s y deben amolar -se . L a s s u p e r f i c i e s d e d e s g a s t e e n d u r e c i d a sy t r a t a d a s t e r m ic a m e n te p ue de n t e n e r e n t r e45 y 6 5 Rockwe l l C.

D i a p o s i t i v a 3 3 - - E l a f i n o , e l l a b r a d o y e lt r a t a m i e n t o t e r m i c o s o n p r o ce s os m e t a l r r g i -c o s que pue den d e j a r f a l l a s o d e f e c t o s en1 0s m a t e r i a l e s . D u r a n te e l a f i n o e s p o s i b l eq u e e l m e t a l r e t e n g a c i e r t a s uc ie d a d d e l m i -n e r a l , e s c o r i a s de l a c ol a da o p a r t i c u l a s de1 o s l a d r i l l o s de h o rn o . E s t as im p ur ez as sed en om in an d e f e c t o s o i n c l u s i o n e s y e s t z np r e s e n t e s en t o d o s 1 0 s m a t e r i a l e s ; p e r o , p o rl o g e n e r a l , s on muy p e q u e f a s y n o ca u sa nn i ng i in p ro b l ema.

D i d p o s i t i v a 3 4 - - L as i n c l u s i o n e s so n t a np e q u e f a s q ue d es pu gs d e l l a m i n a d o o f o r j a d oyd no produ cen f a l l a s . De vez en cuando uni r e a que s o p o r t a una c ar g a c r i t i c a t i e n e unaf a 1 a l o s u f i c i e n t e m e n t e g ra n de como p a r aq u e s e a g r i e t e . Dado q ue e s t o s d e f e c t o s s ongenera lmente in te rnos , comprobamos que lasg r i e t a s , c au sa da s p o r s u c i e da d, e s c o r i a o1 a d r i l l o , s ie m pr e em piezan e n l a p a r t e dea d e n t r o de l a p i e za .


16/24

D i a p o s i t i v a 35 -- E n 1 0 s m e t a l e s f u n d i d o s y1a b r a d o s , 1o s p r o c e s o s de e l a b o r a c i b n p u ed e np r o d u c i r d e f e c t o s i n t e r n o s o s u p e r f c i a1 es.Debemos fa rn i 1i r i z a rn o s c on s u a p a r i e n c i a,p a r a p od e r r e c on o ce r lo s p o r e l t i p o de f r a c -t u r a q ue p r o d uc e n . L o q ue n o h a y q ue o l v i -d a r e s que s i l a g r i e t a c on ie nz a en e l i n t e -r i o r , s u o r i g e n e s c a s i s ie rn pr e u n d e f e c t o .Esa f a l l a i n d i c a que e l m a t e r i a l e s d e fe c -t u o s o , e l p r o ce s o i na de cu ad o o l a c a rg a t a lv e z e x c e s i v a . TarnbiGn e s n e c e s a r i o r e c o r d a rq ue l a s g r i e t a s i n t e r n a s ava nza n h a c i a l as u p e r f i c i e , r n i e n t r a s q u e 1a s e x t e r n a s v a nh a c i a e l i n t e r i o r . Veamos m2s d e t a l 1adamen-t e 10s de fec tos m2s c omunes, s us c aus as , s uu b i c a c i b n e n l a s p ie z a s y s u a p a r i e n c i a .

D i a p o s i t i v a 36 -- Una f a l l a i n t e r n a y co-r r i e n t e en l a f u n d i c i 6 n e s l a b o ls a de c on-t r a c c i S n que se fo rm a a1 v o l c a r e l h i e r r od e m a s i a d o c a l i n t e o a 1 n o s u m in i s t r a r s u f ic i e n t e m e ta l p a r a 11e n a r c i e r t a s s e c c i o ne s.A r ne di da q u e s e e n f r i a n , s e c o n t r a e n y esn e c e s a r i o p o n e r mzs m e t a l p a r a i r n p e d i r q u el a f u n d i c i d n se se par e. De l o c o n t r a r i o , sef orrnar2n oquedades i t e r n a s , g r a n d e s e i r e -g u l a r e s , q u e 1e r e s t an r e s i s t e n c i a a1 m e t a l .D u r a n te l a o p e r a c ib n , s i l a b o l s a es dema-s i a d o g ra n d e o s i l a s c ar g a s so n e x c e p c i o -n a l m e n t e p e sa d a s, l a o qu ed ad p ue de d a r l u g a rd u n a g r i e t a .

D i a p o s i t i v a 37 -- Una f a l l a s u p e r f i c i a l ycomb e n l a f u n d i c i d n es l a g r i e t a q ue p r o -v i e n e d e l u s o a b u s i vo d e l a p i e z a . Cuandos e a b r e n e s a s g r i e t a s n o h a n ca rn bi ad o d e c o -l o r , a rnenos q u e ha y an e s t a d o e x p u e s t a s a lc a l o r o a el em e nt os c o r r o s i v o s . L as g r i e t a sp o r f a t i g a d e l m e ta l , d e l a s q ue h a b la r e m o sc on n 2 s d e t e n i r n i e n to e n l a s e c c i 6 n d e f r a c -t u r a s , p ue de n e mpezar e n l a s u p e r f i c i e , s il a s c a r g a s s o n e l e va d a s.


17/24

D i a p o s i t i v a 38 -- 1 0s t r e s d e f e c t o s i n t e r -nos m 'as comunes en 10s mater ia les labradosso n l a s b o l s as d e c o n t r a c c i b n , l a s e scamas y1 0s p u n t o s c a l e n t e s . L a s b o l s a s se p r o du -c en cu an do 1 0s 1 n g o t e s se s o l d i f i c a nd e ja n d o u na oq ue da d en l a p a r t e s u p e r i o r d e lc e n t r o . A n te s d e l la rn in ad o, e s t a p a r t e p o rl o g e n e ra l s e s e rr u ch a . A veces , una po r -c i b n de 1a o q ue d ad p e rm a ne ce e n e l 1 n g o t e ys e l a m in a . E s t o f or m a un a g u j e r o i r r e g u l a re n e l c e n t r o , a1 qu e s e d e no m in a " b o l s a " , yp u e d e s e r u n c o n c e n t r a d o r d e e s f u e r z o s ,g en era nd o una g r i e t a i n t e r n a p o r f a t i g a .

D i a p o s i t i v a 39 - - Cu an do se d i s u e l v e e l g asde h id rb gen o p roduce escamas en e l ace ro du-r a n t e e l a f i n a d o . E l h id r b ge n o a t r a e a sua1 r e d ed o r l a s i n c l u s i o n e s , c r e a una a l t ap r e s i b n y h ace que e l a ce ro e s t a l e i n t e r n a -rnente. En l a c a r a de l a s f r a c t u r a s , l a s e s -camas se asemejan a pequeEas rnanchas, b r i -l l a n t e s , 1u s t o s as y redondeadas .

D i a p o s i t i v a 40 -- L o s p u n to s c a l i e n t e s sep r o du c e n p o r s o b r e c a l e n t a m i e n t o d e l a c e r od u r a n te e l f o r ja d o . E l c a l o r g en er ad o de l ai t e n s a e l ab or ac i 6n mec5ni ca aumenta 1a tem-p e r a t u r a d e 1 0 s c o n t o r n o s d e 1 0s g r a n o s e nl a s p a r t e s mZs t r a b a ja d a s , h a s t a l l e g a r a1p u n t o de f u s i d n y c a u s a u n d e b i l i t a m i e n t oi n t e r n o d e d i c h o s g r an os . S i e s t o p r o d u c ef a l l a s , en l a s u p e r f i c i e de l a r o t u r a l a sS re as d e r r e t i d a s p a r e c e rz n g ra no s o c r i s t a -l e s g ra nd es .


18/24

D i a po s i t i v a 4 1 -- L as c o s t u r a s y s o l a p a ss on d e f e c t o s s u p e r f i c i a l e s comunes y de apa-r i e n c i a muy s i m i l a r . Se p ro d uc e n e n e l l a -m inado o f o r j a d o , a1 p l e g a r s e e l m e t a l so b res i mismo. L a m i n i l l a s s u p e r f i c i a l e s s e com-p r i m e n e n l a c o s t u r a o s o la p a , i m p i d ie n d oq ue s e s ue l d e n en l a s a l t a s t e m p e ra t u r a s .En l a s u p e r f i c i e de l a s f r a c t u r a s a pa re ce ncomo Z sp e r as , a ca us a de l a s l a m i n i l a s , yt i e n e n u n c o l o r n e g ro os cu ro .

D i a p o s i t i v a 4 2 -- AdemZs d e l a s f a l l a s d ea f i nado y l a b r a d o , p ue de h a b e r o t r a s p ro v e -n i e n t e s d e l t r a ta m i e n t o t i i rm i co : g r i e t a s p o re n f r i mi en t o , pun t os b l a nd os y g r i e t a s p o renderezami en to .

D i a p o s i t i v a 4 3 -- L o s d e f e c t o s p o r e n f r i a -m i e n t o s e p ro d u c en a1 s o b r e c a l e n t a r e l m a t e-r i a l , p o r e n f r i a m i e n t o e x ce s iv o e n agua oa c e i t e o p o r u s a r agua p a r a e n f r i a r a c e r oq ue r e q u e r j a e n f r i a r s e c on a c e i t e . E l s eve -r o i m pa ct 0 t 6 r m i c o r e s u l t a e n una c o n t r a c -c i d n d e ~n a si ad o r Z p i d a d e l m e t al y l a f or ma -c i d n de g r i e t a s s u p e r f i c i a l e s . Las g r i e t a sp o r e n f r i a m i e n t o o c u r r e n g e n e ra l m en t e e n 1 0sc o n c e n t r a d o r e s de e s f u e r z o s q ue y a e x i s t e n ,p o r ej e m pl o en 1 0s f i l e t e s , 1 0s d i e n t e s dee n g r a n a j e, l a s r a n ur a s, l a s 1 en gG et as y 10sf o n do s de l a s r os ca s. S i l a s p i e z a s h an s i -do temp ladas con a i r e a 16s de 260 "C (500O F ) , l a g r i e t a puede p r e s e n t a r una c i e r t ad e s c o l o r a c i 6n.


19/24

E l t r a t a m i e n t o t e r m i c oi a p o s i t i v a 44 --p ro du ce e s f u e r z o s r e s i d u a l e s q ue , p o r l o ge -n e r a l , e r m i n an e n u na d i s t o r s i d n . Un m e t o -do c o r r i e n t e de en d er ez a r l a s d i s t o r s i o n e ses u t i l i z a n d o p re ns as h i d r z u l i c a s . S i l a sp i ez a s h an t e n i d o un e s f u e r z o e x c e s i v o e ne s t a o p e r a c i b n , e s p o s i b l e que c o mi en c en aa g r i e t a r s e d on de h a ya u n c o n c e n t r a d o r d e e s-f u e r zo s . E s t a s g r i e t a s se d en om in an g r i e t a spo r ende r ez am i en t o y puede n p r o d u c i r f r a c t u -r as p o r f a t i g a d u r a n te e l uso.

D i a p o s i t i a 45 -- P ara c o n t r o l a r e l a f i ado,l a b r a d o y e n f r i ado, y a s e gu r a r qu e e l p r o -d u c to f i n a l no t en g a d e f e c t o s p e l g r o s o s seu t i i a n e ns ay os n o d e s t r u c f i vos. Esta~ r u e b a e u sa a sim ism o p a r a d e t e c t a r d e f e c -t o s d e m a t e r i a l e s , h ac i'e nd o un c o n t r o l d e l100 %. Los m P t odos m z s c o r r i en t es s on :magnagl o , z y g l o , u lt a so n id o s y c o r r i e n t epa rd s i ta . Los ensayos con magnag l o , zy g lo yl a c o r r i e n t e p a r z s i t a s i r v e n p ar a d e t e c t a rd e fe c to s s u p e r f i c i a1 es . Los ensay os u l t r a -s 6 ni co s se u t i l i z a n co n 10s de f ec t os i n t e r -nos.

D i a p o s i t i v a 4 6 -- L os f a b r i c a n t e s d e p i s t o -nes us an p r uebas u lt a s 6 n i c a s p a r a v e r i f i a rl a c a l i d a d d e l a g l u t i n a n t e de l a f a j a def u nd i c i 6 n donde v an 10s a r os de l G mbolo.E s t e m eto do ha p e r m i t i d o r e d u c i r d r z s t i c a -m en te e l n irm ero de p i s t o n e s co n f a l l a s d ea gl u t i nan t e .


20/24

D i a p o s i t i a 47 -- A1 gunas a p l i a c i o n e s d e1 0s m o t o r e s , como l a s n a v a l e s , p o r e j e m p l o ,r e q u i e re n c i g u e z al e s d e c a l d a d e x c e p c i o n a l .L a s p ru e ba s u l r a s d n i c a s d e e s t a s p i e z a s c o nu n d i z m e t r o i n t e r i o r c o n s id e r a b l e p errn i t e nc e r t i f i c a r que 10s n i v e l e s de i n c l u s i d n s eh a l l a n muy p o r d e b a j o d e l tam aRo q ue p o d r j a np r o d u c i r f a 1 1as.

D i a p o s i i v a 48 -- C o n e s t o s e t e r m i n a n u e s -t r a s e cc i6 n s ob re 10s p r i n c i p i o s b z s i c o s d el a m e ta lu r g ia . E l a f i n a d o, e l la b r a d o y e lt r a t a m i e n t o t g r r n i c o d e 1 0s m e t a l e s p ue d enp r o d u c i r f a l l a s o d e f ec t o s en l a s p i ez a s.Cuando aprendemos a d i s t i n gu i r l o s p o r 1aa p a r i en c i a, podemos de te rm i na r r ' ap i damentes i s on l a ca us a de un a f r a c t u r a . S i no 10sencon t ramos , buscaremos l a s causas en o t r ap a r t e , r e c o p i l a n d o m2s d a t os o i n d i c i o s q uen os 1 e v e n a l a causa p r i n c i p a l de l a r o t u -r a .

D i a p o s i t i v a 49 - - A1 h a ce r f r e n t e a1 d e s a f i oq ue r e p r e s e n t a l a bS sq ue da de l a c au sa p r i n -c i p a l d e u n p r o b l e r n a y e l r ni ito do d e c o r r e c -c i d n adecuado , debemos te ne r s iem pre enc u e n t a e s t o s p r i n c i p i o s b z s i c o s de m e t a l u r -g i a . L a m e t a l u r g i a d e l a s p i e z a s de C a t e r -p i l l a r s e d i s e z a co n mucho cu i d a d o y s e c on -t r o l a met i cu l osarnente. Por 1o t a n t o , d eb e-mos aseg urarn os que contarnos con to da s l a si n f o r m a c i o n e s a n t e s de p e n s a r q ue u na p i e z aes defe c tu osa . Con demas i ada f r e c u e n c i ad e s c u b r i m o s q u e p i e z a s d e a c e r o o f u n d i c i 6 ne l a b o r a d a s c u i da d o s am e n t e, p e r o e xp u e s t a s ac o n d i c i o n e s a n or ma le s, f a 1 a n p o r e s t a G l t ima raz6n.


21/24


22/24


23/24


24/24

vscv7435Guiim (de la Presentackk) O 1990Caterpillar Inc.lmpressoen E.U.A. (2190)

afa mod. 02 principios de metalurgia - fund amen to

Documents