INSTITUTO TECNOLGICO DE ACAPULCO

INGENIERA ELECTROMECNICA

TECNOLOGA DE LOS MATERIALES

UNIDAD 4 MODIFICACION A LA ESTRUCTURA CRISTALINA

PROFESOR: HUMBERTO GALLARDO HERNNDEZ

INTEGRANTES: LUIS FERNANDO HERNNDEZ MONTESCARLOS OSVALDO TORREBLANCA PEREZ JUAN MANUEL HERNNDEZ AVILA

HORARIO: 2:00 A 3:00 PM

UNIDAD 4 MODIFICACION A LA ESTRUCTURA CRISTALINA4.1 a) Endurecimiento por deformacin y endurecimiento por recocidoComo los ensayos de abolladura y de pandeo (Oil canning) en el panel de la puerta se realizan sobre el material ya conformado, para seleccionar un acero adecuado usted deber tener en cuenta el endurecimiento que se produce durante la fabricacin de la puerta. El mismo puede ser una combinacin de endurecimiento por deformacin, debido a la deformacin aplicada durante la conformacin, y endurecimiento por recocido a baja temperatura (Bake hardening), que es inducido durante el calentamiento asociado al proceso de pintura.Algunos aceros de bajo carbono y alta resistencia (llamados grados de Bake hardening) han sido especialmente desarrollados para dar un buen endurecimiento por recocido a bajas temperaturas. La finalidad de estos grados es que el lmite de fluencia antes del proceso de conformado sea lo suficientemente bajo para obtener una buena conformabilidad y aun as obtener los niveles de resistencia requeridos para pasar el ensayo de abolladura una vez que el panel de la puerta se halla en su estado final. Tambin han sido desarrollados otros nuevos aceros de alta resistencia, denominados aceros de fase dual (con una microestructura de ferrita y martensita) y aceros TRIP (de la sigla en ingls: plasticidad inducida por transformacin, que poseen una muy alta concentracin de austenita, la cual se transforma en martensita durante la deformacin). Estos aceros tienen un alto ndice de endurecimiento por deformacin y por lo tanto son capaces de ofrecer una buena combinacin de conformabilidad y altos niveles de resistencia en estado conformado. Otros flejes de acero micro-aleados de alta resistencia presentan menor endurecimiento por deformacin y endurecimiento por recocido a bajas temperaturas durante el procesamiento y son ms difciles de conformar.Las respuestas al endurecimiento por deformacin y endurecimiento por recocido a bajas temperaturas dependen esencialmente del tipo de acero (su composicin, especialmente de los niveles intersticiales de carbono y nitrgeno, y de la microestructura) y de la deformacin impuesta durante el conformado.Generalmente, el endurecimiento durante y luego del conformado tanto para los aceros de fase dual como para aquellos de endurecimiento por recocido a bajas temperaturas puede variar entre 50 y 90 MPa. Usted necesitar tener en cuenta el endurecimiento por deformacin y el endurecimiento por recocido a bajas temperaturas que ocurre durante el conformado y el proceso trmico durante el pintado del panel de la puerta del automvil, dependiendo del tipo de acero que elija. Para simplificar este ejercicio, se asume que la respuesta al endurecimiento por recocido a bajas temperaturas es de 40MPa y la respuesta al endurecimiento por deformacin es de 60MPa para los aceros TRIP, 50MPa para los aceros de Fase Dual y 30MPa para otros aceros.b) Endurecimiento por solidificacin y procesamientoPrincipios de endurecimiento por solidificacin y procesamiento Todos los metales y las aleaciones, semiconductores, compuestos, cermicos y polmeros en algn momento de su procesamiento se encuentran en estado lquido Las estructuras producidas durante su solidificacin afectan las propiedades mecnicas e influyen sobre el tipo de procesamiento posterior. Durante la solidificacin cambia el arreglo atmico de un orden de corto alcance a uno de largo alcance Solidificacin dos pasos:Nucleacin: forma pequea porcin slida dentro del lquido Crecimiento: Los tomos de lquido se van uniendo al slida hasta que se acabe el lquido.c) Endurecimiento por dispersin durante la solidificacin 1. Endurecimiento por Dispersin: Es el incremento de la resistencia del material al mezclar ms de una fase. Mediante el control apropiado del tamao, forma, cantidad y propiedades individuales de las fases, se puede obtener una excelente combinacin de propiedades.1.1 Principio de Endurecimiento por Dispersin: Matriz: Es una fase continua, que por lo general se encuentra en mayor cantidad y se precipita en una segunda fase a partir de ella. Tpicamente, el primer material slido que se forma durante el enfriamiento de una aleacin. Precipitado: Fase slida presente por lo general en menor cantidad, que se forma a partir de la matriz original cuando se excede el lmite de solubilidad. En la mayora de los casos, se pretende controlar la formacin del precipitado para producir un endurecimiento ptimo por dispersin. En algunos casos se forman dos fases simultneamente. Estas estructuras se definen de manera distinta, a la mezcla ntima de las fases se le denomina micro constituyente. Existen ciertas consideraciones de tipo general para determinar la forma en que las caractersticas de matriz y precipitado afectan las propiedades generales de una aleacin metlica.1. La matriz deber ser blanda y dctil y el precipitado debe ser duro y resistente. El precipitado interfiere con el deslizamiento de las dislocaciones, en tanto que la matriz proporciona por lo menos cierta ductilidad a la aleacin.2. El precipitado duro debe ser discontinuo, en tanto que la matriz, blanda y dctil debe ser continua. Si el precipitado fuera continuo, se propagaran grietas a lo largo de toda la estructura. Sin embargo, las grietas en el precipitado discontinuo y frgil son retenidas en la interfase precipitado-matriz.3. Las partculas de precipitado deben ser pequeas y numerosas, incrementando la posibilidad de que interfieran en el proceso de deslizamiento.4. Las partculas de precipitado deben ser redondas en vez de forma puntiaguda o de aguja ya que la forma redonda es menos propensa a iniciar grietas o actuar como muesca.5. Grandes cantidades de precipitado incrementan la resistencia de la aleacin.Tambin se producen materiales de dos fases por razones distintas al endurecimiento; estos casos pudieran no ser aplicables los criterios arriba citados. Por ejemplo, la tenacidad a la fractura de los materiales puede mejorarse al introducir una fase dispersa. Si se incorpora una fase dctil a una matriz cermica, o una fase de caucho a un polmero termoestable, se mejora la tenacidad; la formacin de una densa red de precipitados en forma de aguja en al aleaciones de titanio ayuda a impedir el crecimiento de grietas. La produccin de glbulos plomo muy blandos dentro del cobre mejora su maquinabilidad.

El precipitado deber ser duro y discontinuo

Las partculas de precipitado debern ser pequeas y numerosas

Las partculas del precipitado debern ser redondas en vez de forma puntiagudas o en forma de aguja

A mayor cantidad de precipitado mayor endurecimientod) Endurecimiento por precipitacin y envejecimientoSlo hay dos mtodos principales para aumentar la resistencia y la dureza de una aleacin dada: trabajo en fro o tratamiento trmico. El proceso de tratamiento trmico ms importante para aleaciones no ferrosas es el de endurecido por envejecimiento o por precipitacin.4OBJETIVOS DEL ENVEJECIMIENTO-Aumentar la resistencia de muchas aleaciones de aluminio y otros metales.-Crear, en una aleacin tratada trmicamente, una dispersin densa y fina de partculas precipitadas en una matriz de metal deformable.Las partculas precipitadas actan como obstculos del movimiento de las dislocaciones y, as, refuerzan la aleacin tratada trmicamente.Para aplicar este tratamiento trmico, el diagrama de equilibrio debe mostrar solubilidad slida parcial, y la pendiente de la lnea de solvus debe ser tal que haya mayor solubilidad a una temperatura mayor que a una menor.

La condicin necesaria para que se produzca la precipitacin en una solucin slida es, sencillamente, la existencia de una lnea de Solbes. Por consiguiente, se produce cierto grado de precipitacin en la mayor parte de los sistemas de aleacin y un grado notable en cientos de casos conocidos. Cualquier metal puede endurecerse por precipitacin, mediante la adicin de un elemento de aleacin correctamente elegido. El endurecimiento sera an mayor en el caso de aleaciones ternarias o de un nmero de componentes ms elevado.Proceso de envejecimiento (Tratamiento trmico).El proceso para obtener una aleacin endurecida por precipitacin puede dividirse en tres partes:1. Eleccin de la composicin.2. Tratamiento trmico de la solucin.3. Tratamiento trmico de precipitacin.

1. Eleccin de la composicin: El diagrama de equilibrio de la figura anterior es un sistema que puede mostrar endurecimiento como resultado de la precipitacin de la fase (b) a partir de la solucin slida (a) sobresaturada. Aun cuando el efecto mximo de endurecimiento se produce, en este caso, con un contenido del 6% de metal B lmite de solubilidad de este en el metal A, puede producirse cierto endurecimiento en todo el intervalo de composiciones en el que pueden existir en equilibrio las fases (a) y (b). En la prctica, se usan otras composiciones adems de la que produce el mximo endurecimiento.2. El tratamiento trmico de la solucin (solubilizaran): El objeto de esta etapa, es disolver un mximo de la segunda fase en la solucin slida (a) y despus, retener esta solucin hasta alcanzar la temperatura ambiente. Esto se efecta as:-Calentando la aleacin hasta una temperatura elevada, pero inferior a la que producira un crecimiento excesivo de grano o la fusin de uno de los constituyentes.-Manteniendo esta temperatura desde una hasta varias horas, dependiendo dl espesor de la pieza para que pueda producirse la solucin.-Templado en agua hasta obtener una solucin slida sobresaturada (a) a la temperatura ambiente. Despus del tratamiento de disolucin la dureza es relativamente baja, pero superior a la del material enfriado lentamente y revenido.3. Tratamiento de precipitacin: Es necesario un tratamiento de precipitacin de la aleacin para la formacin de un precipitado finamente disperso. La formacin de dicho precipitado en la aleacin es el objetivo del envejecimiento. El precipitado fino en la aleacin impide el movimiento de las dislocaciones durante la deformacin, forzando a que stas pasen a travs de las partculas de precipitado cortndolas o rodendolas. La aleacin resulta reforzada mediante esta restriccin del movimiento de las dislocaciones durante la deformacin. En esta etapa se obtiene la dureza mxima de estas aleaciones, la solucin sobresaturada sufre cambios que conducen a la formacin de la segunda fase.Las aleaciones en que la precipitacin tiene lugar a temperatura ambiente, de modo que obtienen su resistencia total despus de 4 5 das de estar a temperatura ambiente, se conocen como aleaciones de envejecimiento natural, en tanto que las que necesitan recalentamiento a elevadas temperaturas para alcanzar su mxima resistencia, se conocen como aleaciones de envejecimiento artificial. Sin embargo, estas aleaciones tambin envejecen en forma limitada a temperatura ambiente, dependiendo de la rapidez y extensin del fortalecimiento de las caractersticas de las aleaciones.Curso del endurecimiento durante el tratamiento trmico de precipitacin a dos temperaturas diferentesEfecto del tiempo de envejecimiento sobre las propiedades mecnicas.

Efecto del tiempo de envejecimiento sobre la resistencia y dureza de una aleacin endurecible por precipitacin que ha sido termo tratada en solucin y templada.A medida que se incrementa el tiempo de envejecimiento, se van formando las zonas de precipitacin y su tamao se incrementa; adems, la aleacin se hace ms fuerte, dura y menos dctil.

Estas propiedades mecnicas alcanzan un valor mximo durante la precipitacin a una temperatura dada y, despus, disminuyen gradualmente como consecuencia del sobre envejecimiento. Este ablandamiento es consecuencia natural de la aproximacin de la aleacin al estado de equilibrio, al aumentar el tiempo durante el que la aleacin se mantiene a temperatura. En efecto, una aleacin muy sobre envejecida sera esencialmente idntica a una aleacin recocida, es decir una aleacin en la que la estructura de equilibrio se produce por medio de un enfriamiento lento desde la temperatura del tratamiento de solucin.

Curva esquemtica de envejecimiento a una temperatura determinada para una aleacin endurecible por precipitacin.Una aleacin endurecible por precipitacin en la condicin de solucin slida supersaturada se encuentra en un estado de alta energa. Este estado de energa es relativamente inestable y la aleacin tiende a buscar un estado menor de energa por la descomposicin espontnea de la solucin slida supersaturada en fases meta estable o fases de equilibrio. Cuando la solucin slida supersaturada de la aleacin endurecida por precipitacin se envejece a una temperatura relativamente baja, para la que slo se dispone de una pequea cantidad de energa de activacin, se forman unas agrupaciones de tomos segregados llamadas zonas de precipitacin.

El nivel energtico superior es para la solucin slida sobresaturada, y el nivel inferior para el precipitado en equilibrio. La aleacin puede ir espontneamente de un nivel energtico superior a uno inferior si hay suficiente energa de activacin para la transformacin y si las condiciones cinticas son favorables.

APLICACIONES DEL ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACIN (ENVEJECIMIENTO)

-El endurecimiento por precipitacin es el mtodo ms importante para aumentar la resistencia mecnica de los metales no ferrosos por reaccin en el estado slido. Es especialmente til para el aluminio, el metal principal de esta clase, y tanto las aleaciones de aluminio de fundicin como las de forja son endurecibles por precipitacin.

-Como la refrigeracin retarda la razn de envejecimiento natural; en la industria aeronutica se utiliza este hecho cuando los remaches de aluminio aleado, que suelen envejecer a temperatura ambiente, se mantienen dentro de refrigeradores con un alto grado de congelacin hasta que se remachan. Los remaches se han tratado previamente con un tratamiento de solucin, y como tienen una fase nica son muy dctiles. Despus de ser remachados, tendr lugar el envejecimiento a temperatura ambiente, lo cual dar como resultado un incremento en la resistencia y en la dureza.

-Como la adicin de aleantes y el tratamiento trmico de precipitacin disminuyen la resistencia a la corrosin del aluminio, algunas de las aleaciones de resistencia mecnica ms elevada estn protegidas conuna capa de aluminio puro firmemente unida a la superficie por medio de un proceso de laminacin en caliente.

-El envejecimiento en los aceros es de inters secundario comparado con el endurecimiento por temple, pero existen algunos aspectos a los que se debe prestar atencin. Los aceros con bajo contenido de carbono son susceptibles a un fenmeno de envejecimiento (natural) que puede tener dos efectos perjudiciales:

1. Deformacin no uniforme durante el trabajo plstico en fro.2. Ductilidad del acero y hacerlo inadecuado para aplicaciones difciles de embutido de chapas.

Puesto que estas dificultades son producidas por una reaccin de envejecimiento, se les puede evitar si el acero se deforma antes de que pueda producirse esta reaccin.-El nquel es otro metal cuyas aleaciones se endurecen principalmente por precipitacin. El nquel es muy parecido al hierro en cuanto a sus propiedades mecnicas pero, debido a que sus propiedades de resistencia a la tensin son muy superiores, se usa en muchas aplicaciones a pesar de que su costo es unas diez veces mayor.

e) Endurecimiento por flamaEste proceso es tambin conocido como shorter process, shortering, flameado, se emplea para endurecer superficialmente ciertas piezas de acero, que por su forma o dimensiones, no pueden ser endurecidas por otros mtodos, se puede utilizar la llama de oxiacetilnico, gas del alumbrado, gas natural y otros gases derivados del petrleo y de la gasolina. El temple por llama oxiacetilnica es el ms utilizado. El procedimiento consiste en templar determinadas zonas de las piezas, calentndolas con una llama oxiacetilnica como se muestra en la figura 1 y enfrindolas luego rpidamente. Para conseguir que las capas duras queden bien adheridas el resto del material y para evitar posibles desconchamientos superficiales, debido a una transicin demasiado brusca en las zonas duras a las blandas, conviene que el contenido de carbono de los aceros este comprendido entre 0.30 % al 0.60 % de C. Las instalaciones comprenden de uno a varios sopletes y varios chorros de agua que proviene de depsitos auxiliares. El foco de calor o la pieza se mueven constantemente o alternativamente para calentar y templar sucesivamente todas las zonas. El enfriamiento se hace generalmente como ya se dijo, con chorros de agua, aunque algunas veces tambin se realiza con corrientes de aire a presin o introduciendo las piezas en depsitos de agua o aceite. Las diferentes clases de instalaciones que se utilizan para este tratamiento se pueden clasificar en cuatro grupos: 1. Mquinas en las que la pieza permanece quieta y la llama de mueve sobre la superficie que se va a templar, seguida ms o menos inmediatamente del aparato de enfriamiento. 2. Mquina en que la llama y el aparato de enfriamiento son estacionarios y la pieza se mueve, figura 2.

3. Mquina en que la llama y el aparato de enfriamiento se mueven a una determinada direccin y la pieza a la otra direccin. 4. Mquina en la que se aplica la llama durante el tiempo necesario para que el acero alcance la temperatura de temple y entonces se alcanza el dispositivo de enfriamiento, y as sucesivamente, figura 3.

Las intensidades del temple se regulan por las distancias del chorro de agua al quemador en los tres primeros grupos, en el cuarto, la velocidad de calentamiento es regulada por el tamao de la flama y la intensidad del temple. El temple oxiacetilnico es muy utilizado en el caso de piezas grandes, que por su volumen no pueden introducirse en los hornos de temple, adems, empleando este sistema se puede endurecer, si se desea, solo la parte superficial de las piezas, sin afectar las propiedades del ncleo. Cuando se utiliza este mtodo para templar piezas de gran tamao las deformaciones que se producen son muy pequeas. Este procedimiento es muy til cuando se desea endurecer slo determinadas zonas. Aunque puede emplearse el procedimiento oxiacetilnico para templar todos los aceros de ms de 0.30% de carbono, no se suelen utilizar contenidos de carbono superiores a 0.60% por el peligro de que se desconchen las capas duras. Sin embargo, cuando adems de la dureza superficial, interesa que el ncleo quede con caractersticas relativamente elevadas, deben utilizarse aceros aleados. En la tabla 1 se proporciona una lista de algunos de los aceros ms empleados para el temple por llama oxiacetilnica y las durezas que con ellos se pueden conseguir.

f) Endurecimiento por granalladoEl granallado es una tcnica de tratamiento de limpieza superficial por impacto con el cual se puede lograr un excelente acabado superficial y simultneamente una correcta terminacin superficial.Consiste en la proyeccin de partculas abrasivas (es la granalla) a gran velocidad (65 - 110 m/s) que, al impactar con la pieza tratada, produce la eliminacin de los contaminantes de la superficie.En lneas generales, es utilizado para: Limpieza de piezas de fundicin ferrosas y no ferrosas, piezas forjadas, etc. Decapado mecnico de alambre, barras, planchas, etc.Limpieza y preparacin de superficies donde sern aplicados revestimientos posteriores anticorrosivos (pintura, cauchos, recubrimientos electrolticos o mecnicos, etc. )El granallado permite lograr distintas superficies como por ejemplo: rugosa, antideslizante y plana ideal para pavimentaciones exteriores.

g) Endurecimiento por explosivoSe exponen los resultados obtenidos en la investigacin sobre el efecto que provocan las cargas de impacto generadas por la energa de detonacin de una sustancia explosiva, en el endurecimiento del acero Hadfield. Se evala el comportamiento de las propiedades mecnicas y funcionales del material, en relacin con las variables del proceso tecnolgico de endurecimiento mediante explosivos; y se establece el correspondiente procedimiento tecnolgico de endurecimiento de piezas de equipos de laboreo minero fabricadas de acero Hadfield, utilizando una fuente de energa tcnicamente factible y econmicamente racional. Los resultados del trabajo constituyen un aporte hacia una mayor comprensin del comportamiento del acero austentico al alto manganeso del tipo Hadfield, en condiciones de aplicacin de cargas explosivas; y al mismo tiempo ofrecen alentadoras perspectivas para la introduccin de los resultados prcticos de la investigacin en el sector industrial.h) Endurecimiento por implantacin de ionesLa implantacin de iones es un proceso de ingeniera de materiales por el cual los iones de un material se aceleran en un campo elctrico y afectado en un slido. Este proceso se utiliza para cambiar la fsica, qumica, o propiedades elctricas del slido. La implantacin de iones se utiliza en la fabricacin de dispositivos semiconductores y en el acabado de metales, as como diversas aplicaciones en la investigacin de la ciencia de materiales. Los iones alteran la composicin elemental de la meta, si los iones difieren en la composicin de la meta, se paran en la puerta y se quedan all. Tambin producen muchos cambios qumicos y fsicos en el destino mediante la transferencia de su energa y el impulso a los electrones y ncleos atmicos del material objetivo. Esto provoca un cambio estructural, en el que la estructura cristalina de la diana puede ser daado o incluso destruido por las cascadas de colisiones energticas. Debido a que los iones tienen masas comparables a los de los tomos del blanco, que golpee los tomos del blanco fuera de lugar ms de haces de electrones hacen. Si la energa de los iones es suficientemente alta para superar la barrera de Coulomb, puede haber incluso una pequea cantidad de transmutacin nuclear.Principio generalEquipo de implantacin de iones tpicamente consiste en una fuente de iones, donde se producen iones del elemento deseado, un acelerador, donde los iones son acelerados electrostticamente a una alta energa, y una cmara de objetivo, donde los iones inciden sobre un objetivo, que es la materia para ser implantados. As, la implantacin inica es un caso especial de la radiacin de partculas. Cada ion es tpicamente un solo tomo o molcula, y por lo tanto la cantidad real de material implantado en el objetivo es la integral en el tiempo de la corriente de iones. Esta cantidad se llama la dosis. Las corrientes suministradas por los implantadores son tpicamente pequeos, y por lo tanto la dosis que puede ser implantado en una cantidad razonable de tiempo es pequea. Por lo tanto, la implantacin de iones encuentra aplicacin en los casos en que la cantidad de cambio qumico requerido es pequeo.Energas de los iones tpicos estn en el rango de 10 a 500 keV. Energas en el rango de 1 a 10 keV se pueden utilizar, pero dan como resultado una penetracin de slo unos pocos nanmetros o menos. Energas ms bajos que este resultado en muy poco dao al objetivo, y caiga en la deposicin por haz de iones de designacin. Energas ms altas tambin se pueden utilizar: aceleradores capaces de 5 MeV son comunes. Sin embargo, a menudo hay un gran dao estructural a la diana, y debido a que la distribucin de profundidad es amplia, el cambio de la composicin neta en cualquier punto en el objetivo ser pequeo.La energa de los iones, as como las especies de iones y la composicin de la meta determinan la profundidad de la penetracin de los iones en el slido: Un haz de iones mono energtica tendr generalmente una amplia distribucin en profundidad. La profundidad de penetracin media se llama la gama de los iones. En circunstancias tpicas gamas de iones ser de entre 10 nanmetros y 1 micrmetro. Por lo tanto, la implantacin de iones es especialmente til en los casos en que se desea el cambio qumico o estructural para estar cerca de la superficie del objetivo. Los iones pierden gradualmente su energa a medida que viajan a travs del slido, tanto a partir de colisiones ocasionales con los tomos del blanco y de un arrastre suave de solapamiento de orbitales de electrones, que es un proceso continuo. La prdida de la energa de iones en el objetivo se llama parar y puede ser simulado con el mtodo de aproximacin de colisin binaria.Sistemas de acelerador para la implantacin de iones en general se clasifican en Corriente media - corrientes de haz de iones entre 10 A y ~ 2 mA. Alta corriente - corrientes de haz de iones de hasta ~ 30 mA. Alta energa - energas inicas superiores a 200 keV y hasta 10 MeV. Muy alta dosis - implante eficaz de dosis superior a 1 016 ions/cm2.Todas las variedades de la lnea de luz de implantacin de iones diseos contienen ciertos grupos generales de componentes funcionales. El primer segmento importante de una lnea de haz de iones incluye un dispositivo conocido como una fuente de iones para generar las especies de iones. La fuente est estrechamente acoplada a los electrodos sesgadas para la extraccin de los iones en la lnea de luz y ms a menudo a algunos medios de seleccin de una especie de iones particulares para el transporte en la seccin principal del acelerador. La seleccin de "masa" se acompaa a menudo por el paso del haz de iones extrados a travs de una regin de campo magntico con una va de salida restringida por aberturas de bloqueo, o "ranuras", que permiten slo los iones con un valor especfico del producto de la masa y la velocidad/cobrar a seguir por la lnea de luz. Si la superficie del objetivo es mayor que el dimetro del haz de iones y una distribucin uniforme de la dosis implantado se desea sobre la superficie del blanco, a continuacin, se utiliza una combinacin del haz de exploracin y el movimiento de la oblea. Por ltimo, la superficie implantada se acopla con algn mtodo para la recogida de la carga acumulada de los iones implantados de manera que la dosis administrada se puede medir de una manera continua y el proceso de implante se detuvo en el nivel de dosis deseado.

i) Endurecimiento por Austempering Elaustempering(o temple baintico) es untratamiento trmicoque se aplica alAcero. Con este tratamiento isotrmico se pretende obtener piezas con una estructura baintica, que sean duras pero no extremadamente frgiles. Suele aplicarse a aceros con un contenido en carbono alto.Se utiliza para piezas como engranajes, ejes, y, en general, partes sometidas a fuerte desgaste que tambin tienen que soportar cargas. Puede sustituir al procesos como elTemple por inducciny elTemple convencional.Propiedades Con este mtodo se pueden obtener piezas con dureza hasta 55HRC. Comparando con otros tratamientos, el Austempering reduce las tensiones internas y la probabilidad dechoque trmico. Buena ductilidad, considerando la dureza.Proceso Calentamiento por encima de la temperatura crtica. Enfriamiento brusco en un bao de sales o plomo fundido hasta una temperatura comprendida entre la temperatura martenstica y 450. Tiene que ser suficientemente rpido para evitar la formacin deperlita. Mantenimiento de esa temperatura hasta que toda laaustenitase ha transformado envainita. Enfriamiento al aire.

4.2 Tratamientos trmicosSe conoce comotratamiento trmicoal conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presin, etc., de losmetaleso las aleaciones en estado slido, con el fin de mejorar sus propiedades mecnicas, especialmente ladureza, laresistenciay laelasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento trmico son, bsicamente, elaceroy lafundicin, formados por hierro y carbono. Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los cermicos.Propiedades mecnicas Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos trmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.Entre estas caractersticas estn: Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material. Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa 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 material para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV), etc. Durezamediante la prueba del mismo nombre. Tambin puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.Mejora de las propiedades a travs del tratamiento trmicoLas propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composicin qumica de la aleacin que los forma y el tipo de tratamiento trmico a los que se les somete. Los tratamientos trmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos.

Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composicin qumica se llamapolimorfismoy es la que justifica los tratamientos trmicos. Tcnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintasestructuras cristalinas, con una nica composicin qumica, eldiamantey elgrafitoson polimorfismos delcarbono. La -ferrita, laaustenitay la -ferrita son polimorfismos delhierro. Esta propiedad en unelemento qumicopuro se denominaalotropa.

Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo as aceros con nuevas propiedades mecnicas, pero siempre manteniendo la composicin qumica. Estas propiedades varan de acuerdo al tratamiento que se le d al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cmo se enfra el mismo. La forma que tendr el grano y los micro constituyentes que compondrn al acero, sabiendo la composicin qumica del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en elDiagrama Hierro Carbono.A continuacin se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como vara el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los micro constituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son laPerlita, la Austenitay laFerrita.En la figura que se adjunta a continuacin se puede ver con mayor claridad como vara el grano dellatnde acuerdo a la variacin de temperatura en un tratamiento trmico.

a) Tratamiento trmico de templado Consiste en el calentamiento del acero hasta una temperatura de Austenizacin (la cual depende de la composicin qumica), seguido de un tiempo de sostenimiento a dicha temperatura para que ocurra la transformacin de la estructura que posee el acero a temperatura ambiente, y luego se somete a enfriamiento a una velocidad crtica proporcionada por el medio de enfriamiento que se vaya a utilizar. El objetivo principal del temple es endurecer el acero.b) Tratamiento trmico de superficieEl endurecimiento superficial se utiliza para ampliar la versatilidad en ciertos aceros mediante la combinacin de propiedades no obtenibles de otras maneras. Para muchas aplicaciones, el desgaste o las tensiones ms severas actan slo sobre la superficie de la pieza. Por lo tanto, la pieza puede fabricarse con un acero de bajo o medio carbono y endurecer la superficie por un tratamiento trmico final despus de que todos los otros procesos se completaron. El endurecimiento superficial tambin reduce la distorsin y elimina la fisuracin que puede generarse durante el endurecimiento especialmente en piezas grandes. Tambin es posible el endurecimiento localizado de determinadas reas mediante algunas tcnicas de endurecimiento superficial. Este captulo describe los dos tratamientos de endurecimiento superficial principales.

Uno es sin cambio en la composicin y consiste en un endurecimiento superficial con calentamiento por induccin o flameado. El otro cambia la composicin e incluye tcnicas tales como cementacin, nitruracin y carbonitruracin.

Por induccinEste procedimiento se utiliza para endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero, por temple de su zona perifrica. El calentamiento por corriente de alta frecuencia se efecta en muy pocos segundos, pudindose adems si se desea, localizar el tratamiento en zonas muy limitadas. Las piezas se colocan en el interior de una espira o conjunto de espirales de forma apropiada, a travs de la cual se hace pasar una corriente elctrica de alta frecuencia que calienta las piezas a temperaturas elevadas como se aprecia en la figura 4, luego, se enfra rpidamente con una ducha de agua o introducindolas en recipientes de agua o aceite. Las espirales estn constituidas por un tubo de cobre refrigerado interiormente por agua. La corriente elctrica crea en el interior de las espirales un campo magntico alternativo, que a su vez da lugar a corrientes elctricas alternativas de alta frecuencia en las piezas, que son suficientes para calentar el acero.

Por cementacin La difusin de carbono sobre la superficie se denomina cementacin. Este procedimiento consiste en el calentamiento de las piezas a una temperatura de aproximadamente 900 C en un medio en el que el carbono penetre en la superficie del acero en funcin del tiempo. Se puede efectuar este procedimiento con medios slidos (carbn de madera con aditivos, bao de sales con cianuros), o con medios gaseosos CO, H2, N2, CmHn. La utilizacin de medios gaseosos es la ms utilizada ya que permite un control de la profundidad del tratamiento.Despus de la cementacin se efecta un enfriamiento rpido para alcanzar la dureza superficial necesaria de forma que los aceros con bajo contenido en carbono, alcancen una superficie dura con un ncleo dctil que proporcione a las piezas su mxima resistencia.Por nitruracin La adicin de nitrgeno a la superficie se denomina nitruracin, dicho procedimiento consiste en el enriquecimiento de la superficie manteniendo el acero (de aleacin especial con cromo, vanadio, aluminio), a una temperatura de aproximadamente 550 C, sea en bao de sales o en una atmsfera de amoniaco durante un tiempo determinado. Sin ms tratamientos se alcanza de sta manera una dureza superficial extremadamente alta con un mnimo de deformaciones, debido a la baja temperatura del tratamiento.f) Tratamiento de sinterizacinSinterizacines el tratamiento trmico de unpolvoo compactadometlicoo cermicoa una temperatura inferior a la de fusin de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre laspartculas.En la fabricacin decermicas, este tratamientotrmicotransforma unproducto en polvoen otrocompacto y coherente. La sinterizacin se utiliza de modo generalizado para producir formas cermicas dealmina, berilia,ferritay titanatos.En la sinterizacin laspartculascoalescen por difusin al estado slido a muy altas temperaturas, pero por debajo del punto defusinovitrificacindel compuesto que se desea sinterizar. En el proceso, se produce difusinatmicaentre las superficies de contacto de las partculas, lo que provoca que resulten qumicamente unidas.Como en todos los procesos de fabricacin hay que tener presente la energa necesaria y la cantidad de material que se "desperdicia" en forma de virutas o polvo, como puede ser en procesos de mecanizacin; la sinterizacin se usa principalmente con materiales que son caros, como puede ser el carburo de tungsteno, conocido tambin comoWidia(del acrnimowie diamanten alemn).En resumen, las ventajas de la sinterizacin son:

Obtencin de las piezas a temperaturas relativamente bajas (ahorro energtico). Permite la obtencin de las piezas directamente con su forma definitiva (proceso rpido). Y se usa totalmente el material, sin generar residuos, como pueden ser virutas o polvo (ahorro de materias primas y productos).AplicacionesLas distintasaplicacionesque tiene dentro de la pulvimetalurgia son: Fabricacin de objetos con materiales refractarios. Fabricacin de objetos con materiales de mucha pureza y composicin de alta precisin. Fabricacin de piezas con materiales difciles de enmoldar. Fabricacin de carburos metlicos. Fabricacin de piezas metlicas porosas para utilizar como filtros.Independientemente, la sinterizacin por lser es uno de los procesos ms usados en las tcnicas de prototipado rpido

g) Tratamiento de vitrificacinDespus de procesar trmicamente los residuos mezclados con slice, xido de sodio y xido de calcio de manera continua, y en un reactor de vitrificacin se funde todo a una temperatura entre 1300 y 1500 C, y el resultado final es un producto vtreo y moldeable de color oscuro, parecido a la obsidiana, que es un vidrio natural. El proceso de vitrificacin aqu propuesto se inicia con la recoleccin de residuos industriales peligrosos, contina con su transporte legal, la consecuente recepcin en la planta piloto, el proceso de tratamiento de vitrificacin y, finalmente, la obtencin de productos inertes con potencial para ser comercializados como materiales de construccin.

Los componentes resultantes son totalmente inertes y el producto final es estable a lo largo del tiempo; un ejemplo de ello es que no se empez a pensar en esta tecnologa hasta despus de investigar y comprobar una adecuado funcionamiento para eliminar la toxicidad de residuos peligrosos.

El vidrio puede estar formado por cualquier elemento de la tabla peridica, en vez de llevar los componentes bsicos que son slice y sosa; en el caso de la vitrificacin de los RP, la materia prima necesaria procede de las cenizas de los residuos; no obstante, es claro que ese producto no podr ser utilizado, en ningn caso, para elaborar envases de alimentos, pero s en losetas o agregados sintticos de vitrocermicos, aplicables en la industria de la construccin.

En varios pases, la vitrificacin es una tecnologa implantada hace tiempo e, incluso, superada; por ejemplo, en Japn existen incineradoras de residuos slidos municipales que cuentan con una planta de vitrificacin anexa a la incineradora. En los Estados Unidos han ido ms lejos, pues hacen la vitrificacinin situ, introduciendo electrodos de grafito en los residuos, lo que permite la vitrificacin, cuyo fundido se produce por conduccin elctrica.

En el mbito mundial, la mayora de los hornos de vitrificacin en uso son elctricos o de plasmas de alta temperatura; en el primer caso, el arco producido por unos electrodos da lugar a un calentamiento hasta lograr la fusin de la mezcla; en el segundo, se provoca una ionizacin de gas que permite a la vez una temperatura ms elevada hasta 15,000 C. Estos sistemas de hornos consumen grandes cantidades de energa y su infraestructura es muy costosa.

h) Tratamiento por pavonadoEl pavonado consiste en un tratamiento de xido abrillantado llevado al 100 %, de color azulado, negro o caf, con el que se tratan las piezas de hierro o acero para mejorar su aspecto y evitar su corrosin.El pavonado atrae y retiene los aceites lubricantes. El revestimiento no aumenta ni disminuye las dimensiones de los metales tratados, por lo que las tolerancias para el ajuste de piezas no se ven afectadas.Adems, las superficies tratadas pueden ser soldadas, enceradas, barnizadas o pintadas. Se obtiene un resultado mate cuando se aplica sobre una superficie tratada con chorro de arena o con un mordiente qumico, y brillante sobre una superficie pulida o lisa. Los colores que se pueden obtener varan del negro al azulado, segn la clase de aleacin tratada.

Los orgenes del pavonado son un tanto inciertos, remontndose a cerca de tres siglos. Lo que s se conoca es que calentando el acero hasta alcanzar un tono azulado y sumergindolo en aceite, aumentaba considerablemente su resistencia a la herrumbre. El mtodo proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Se obtiene mediante la aplicacin de cidos que proporcionan una oxidacin superficial de gran adherencia y durabilidad.