UNIDAD 2 Previo a estudiar los tratamientos térmicos es necesario repasar la metalurgia, que es una ciencia y técnica de obtener los metales y descubrir sus aplicaciones para poder darles forma útil
La metalurgia se divide en: 1.Metalurgia Física: estudia los materiales para obtener sus propiedades y características 2. Metalurgia Extractiva: determina la forma óptima de obtener los metales 3. Metalurgia Mecánica o de la transformación: formas de dar forma útil al metal
Metalurgia extractiva: 1. Exploración 2. Explotación 3. Trituración 4. Molienda 5. Concentración 6. Primer afino 7. Segundo afino
Exploración: localizar el mineral, determinar el tamaño y la concentración del yacimiento. Intervención: 1. Economista 2. Geólogo 3.Ingeniero en minas 4. Antropólogo/sociólogo
Explotación: dependiendo de la profundidad del yacimiento puede ser: 1. A cielo abierto 2. Subterráneo en minas
Trituración: reducir la roca de la explotación a un tamaño de piedra. Puede utilizarse trituradora de mandíbulas o trituradora cónica
Molienda: convierte la piedra en polvo, y puede utilizar el molino de esferas o el molina de barras
Concentración: puede ser pirometalúrgica o hidrometalúrgica, su objetivo es separar la mena (mineral concentrado) y la ganga (lodo, arena)
Primer afino: se utiliza el alto horno para reducir la mena en arrabio, siendo este último la materia prima para obtener acero y hierro fundido
Segundo afino: se utiliza el horno de cubilote para obtener hierros fundidos. Para producir aceros pueden utilizarse los hornos: Bessemer, Básico de Oxígeno Soplado, Siemens-Martin, de Arco Eléctrico
Alto Horno
Bessemer
Horno básico de oxígeno soplado
De arco eléctrico
Siemens-Martin
Horno de cubilote
TRATAMIENTOS TÉRMICOS Se aplican en los metales para variar sus propiedades, estando como materia prima o como producto terminado. Normalmente se aprovecha el estado cristalino del material
TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Revenido, también llamado recuperación Recristalización, también llamado recocido Temple Normalizado
REVENIDO (RECUPERACIÓN) Es un proceso de calentamiento del metal a temperaturas inferiores al de recristalización. Tiene varias aplicaciones: eliminar la extrema dureza producida por exceso de trabajo en frío o producida por el temple, lo cual elimina la fragilidad del material
RECRISTALIZACIÓN (RECOCIDO) Consiste en elevar la temperatura del metal hasta situarla entre una gama en la que el grano cristalino incrementa su tamaño. Estas temperaturas se localizan en el diagrama de fases (o de equilibrio). Su propósito es eliminar todo rasgo de dureza y volver dúctil el material
TEMPLE Es un tratamiento térmico que aprovecha la cristalinidad del metal, específicamente la propiedad de alotropía, y su propósito es que con una celda unitaria adecuada pueda incrementarse la dureza del metal
ALOTROPÍA Propiedad que tienen algunos materiales cristalinos de cambiar celda unitaria cuando varía su temperatura. El acero originalmente tiene celda cúbica de cuerpo centrado –BCC, pero puede existir como cúbica de cara centrada – FCC o bien como tetragonal centrada en el cuerpo
ACERO BCC Este acero no tiene rasgos de dureza por temple, solamente la dureza que le proporciona su contenido de carbono en su composición química. Se le llama Acero Ferrítico por su fase de ferrita o hierro alfa que se localiza en el diagrama de fases
ACERO FCC Es un acero que ha cambiado de celda unitaria por tratamiento térmico de temple y se consigue incrementando su temperatura hasta que la alotropía hace que cambie la celda unitaria de BCC a FCC y luego se enfría bruscamente para evitar que regrese nuevamente a BCC. Se le llama Acero Austenítico.
ACERO CON TETRAGONAL CENTRADA EN EL CUERPO También es un acero templado al igual que el austenítico, pero con la variante que debe tener una composición química mínima de 5% de Ni para que se forme esta celda unitaria, el proceso de temple es similar al anterior, sólo que en el proceso de enfriamiento brusco se precipita la martensita, es por ello que se le llama Acero Martensítico
El acero austenítico tiene mayor dureza que el ferrítico y también pierde la propiedad magnética. El acero martensítico es más duro que el austenítico y retorna su propiedad magnética
PROPIEDADES DEL TEMPLE El temple reduce o elimina la ductilidad y le incrementa la dureza al acero, haciendo que el metal consiga fragilidad, es por ello que piezas de acero templadas que van a estar sometidas a impacto deben revenirse posteriormente al temple para eliminar la extrema dureza y así también se elimina la fragilidad sin eliminar la dureza obtenida
RECOCER PIEZAS DE ACERO TEMPLADAS Para eliminar el temple debe recocerse (aplicar recristalización) el metal, lo cual elimina la dureza y se obtiene ductilidad. Se aplica este procedimiento para poder trabajar la pieza (deformarla) y luego se puede volver a templar. El recocido hace que el acero recobre su celda original -BCC
RECOCIDO Y LA DEFORMACIÓN DE METALES Para deformar un metal por trabajo en caliente, previamente debe recocerse o bien mantenerse a esa temperatura mientras se le deforma. También se le aplica cuando se ha trabajado en frío (deformar y endurecer a la vez) y se le desea seguir deformándolo pero ya se alcanzó el límite de trabajo en frío
REVENIDO Y LA CONDUCCIÓN ELÉCTRICA Se aplica el revenido al alambre de conducción eléctrica posteriormente al trefilado, lo cual consigue cierta flexibilidad necesaria del alambre para abrirse paso en el tubo conductor y a la vez mejora su conductividad eléctrica al disminuir su resistividad interna
DAÑOS DEL RECOCIDO Al recocer una pieza de acero se elimina dureza, disminuye la resistencia a la tensión, disminuye su límite elástico. Se incrementa la oxidación en la superficie de la pieza. Aumenta la resistencia interna del metal lo que hace que un conductor eléctrico incremente las pérdidas de voltaje
NORMALIZADO Es un tratamiento térmico que se utiliza para eliminar tensiones residuales que se producen al trabajar en frío una pieza metálica, o también en un proceso previo a la soldadura
TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS Son procesos de variación de propiedades de los materiales utilizando variación de temperaturas y la aplicación de compuestos químicos, y que normalmente son superficiales a las piezas, aprovechando la difusión
DIFUSIÓN Movimiento de los átomos dentro de los materiales. Se utilizan las leyes de Fick para controlar que átomos extraños puedan penetrar de la superficie hacia el interior de las piezas
TIPOS DE TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
CARBURIZACIÓN –CEMENTACIÓN CIANURACIÓN NITRURACIÓN BORURACIÓN
CARBURIZACIÓN DIFUNDIR ÁTOMOS DE CARBONO EN LA SUPERFICIE DE PIEZAS CON EL PROPÓSITO DE INCREMENTAR LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE CARBONO Y ASÍ AUMENTAR LA DUREZA. COMO MEDIO SE PUEDE UTILIZAR CARBONO PULVERIZADO O BIEN ACETILENO
CIANURACIÓN A LA VEZ DE INCREMENTAR LA DUREZA, TAMBIÉN SE APROVECHA PARA AUMENTAR LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE LA PIEZA. UTILIZA COMO MEDIO EL CIANURO DE POTASIO
NITRURACIÓN Y BORURACIÓN PROCESOS DE DIFUSIÓN QUE INCREMENTA LA DUREZA DE LA PIEZA CON NITRATO DE PLATA Y BORUROS RESPECTIVAMENTE
PROCESOS DE FORMADO DE LOS METALES 1. TRABAJO EN FRÍO 2. TRABAJO EN CALIENTE Difieren por la temperatura a la cual se realiza la deformación del metal (recocido para trabajar en caliente)
Laminado o rolado: obtención de varillas, ejes, láminas y chapas
FORJA Estampado, troquelado, acuñado, embutido, repujado
ESTAMPADO Sartenes, cigüeñales, cubiertos mesa, bielas
EMBUTIDO Cilindros, ollas, vasos
ACUÑADO Monedas y medallas
EXTRUSIÓN Perfiles
TREFILADO Alambre y tubería de poco diámetro
REPUJADO