Proceso de tratamiento térmico
La dureza juega un papel importante en la funcionalidad de varias aplicaciones, desde un cuchillo hasta componentes aeroespaciales. En algunas aplicaciones, la dureza, resistencia, elasticidad, maquinabilidad y otras propiedades del metal originales pueden no ser suficientes. Ahí viene el papel del acero. tratamiento térmico, lo que ayuda a personalizar las propiedades físicas y mecánicas al nivel deseado.
El tratamiento térmico del material se puede realizar antes o después de la fabricación según las propiedades requeridas. Por ejemplo, el recocido mejora maquinabilidad y se lleva a cabo antes de la fabricación.
Este artículo tratará en profundidad los procesos de tratamiento térmico, los servicios, los tipos, las tablas de tratamiento térmico del acero y muchos otros aspectos.
Acero de tratamiento térmico
Los fabricantes utilizan el proceso de tratamiento térmico de materiales para mejorar las propiedades mecánicas de las piezas metálicas. Sin embargo, el servicio de tratamiento térmico de acero es más común entre los servicios de tratamiento térmico de metales. El tratamiento térmico de las piezas de acero permite alterar las diversas propiedades según la necesidad de las aplicaciones.
¿Qué se entiende por tratamiento térmico del acero?
El tratamiento térmico de cualquier material se refiere al calentamiento de la pieza de trabajo a alta temperatura, seguido del proceso de enfriamiento. Los resultados deseados dependen de la velocidad de enfriamiento, la temperatura de calentamiento y otras variables.
El proceso de tratamiento térmico modifica la microestructura del metal, alterando así sus propiedades físicas y mecánicas. Consta de tres etapas diferentes: calentamiento, mantenimiento a temperatura y enfriamiento.
Etapa 1: Calefacción
Calentar el acero a una temperatura predeterminada es el paso inicial en el proceso de tratamiento térmico. Se puede hacer con un horno, llama, soplete o calentamiento por inducción. El grado de acero y las propiedades requeridas determinan la temperatura a la que se calienta el acero. Por ejemplo, el acero se calienta hasta 1500 F para su endurecimiento.
Etapa 2: Remojo
Una vez que las piezas de acero alcanzan la temperatura predeterminada, se mantienen a esa temperatura durante un tiempo específico, llamado remojo. El propósito principal de este paso es permitir que el acero altere su microestructura. Dado que el remojo controla cuánto se endurecerá el acero, este paso es crucial para el éxito del proceso de endurecimiento.
Sin embargo, el tiempo de remojo depende completamente de las propiedades requeridas y del espesor del material. Por ejemplo, el endurecimiento del acero requiere varios minutos de tiempo de remojo.
Etapa 3: Enfriamiento
El enfriamiento de las piezas de acero calentadas estabiliza los cambios en la microestructura durante el tratamiento térmico. Entonces, el enfoque de enfriamiento afecta directamente los resultados porque el cambio en la microestructura conduce a un cambio en las propiedades mecánicas.
Existen muchos enfoques de enfriamiento, como enfriamiento por aire, enfriamiento rápido con aceite y enfriamiento rápido con agua. Cada una de estas técnicas de enfriamiento da como resultado cambios únicos y diferentes en las propiedades. Por ejemplo, el templado endurece y hace que el acero se vuelva quebradizo, mientras que el enfriamiento por aire puede conservar la ductilidad y la tenacidad.
¿Cómo garantizar un tratamiento térmico exitoso?
Los servicios de tratamiento térmico de metales son procesos complicados que requieren varias consideraciones para obtener un resultado de calidad. Los siguientes son algunos consejos esenciales para asegurar un tratamiento térmico exitoso.
- Limpie la superficie de las partes metálicas antes de calentar. Un servicio exitoso de tratamiento térmico de materiales debe garantizar que la superficie esté libre de contaminación para producir un resultado de calidad.
- Un mejor control de la temperatura y la velocidad de calentamiento es vital para un tratamiento térmico exitoso. Por lo tanto, mantenga la temperatura en cada etapa de calentamiento con precisión.
- Fije el tiempo de remojo teniendo en cuenta el tipo de metal y el resultado deseado.
- El enfriamiento rápido aumenta la dureza y la resistencia, pero también aumenta el riesgo de agrietamiento y distorsión. Por lo tanto, elija el método de enfriamiento y califique con cuidado.
- Considere los enfoques de posprocesamiento, como el templado, el alivio de tensiones o el tratamiento de superficies, según las necesidades de la aplicación.
El proceso de endurecimiento
Piezas de acero templado
El endurecimiento del acero es una de las aplicaciones esenciales de los servicios de tratamiento térmico de metales; en general, el endurecimiento también se refiere al tratamiento térmico. El proceso de endurecimiento implica el calentamiento de piezas de acero a altas temperaturas y un enfriamiento rápido (templado). El calentamiento del metal a altas temperaturas cambia la estructura del cristal, y el enfriamiento rápido estabiliza ese cambio permanentemente para aumentar la dureza.
Sin embargo, existen varios otros tipos de tratamiento térmico además del endurecimiento (o enfriamiento). Vamos a discutir cada uno de ellos en detalle.
Recocido
Se utiliza un tipo de tratamiento térmico de recocido para ablandar el acero y aumentar su ductilidad. Este proceso consiste en calentar el acero a una temperatura determinada y mantenerlo allí durante un tiempo específico.
A continuación, el acero se enfría gradualmente a temperatura ambiente. Lo mejor es acercarse para reducir la tensión interna y aumentar la maquinabilidad. Los aceros con bajo contenido de carbono y los metales no ferrosos son materiales típicos que se utilizan en el proceso.
Temple
El enfriamiento es un tipo de tratamiento térmico de metales que se utiliza para aumentar la dureza y la resistencia del acero. El proceso implica calentar el acero a una temperatura específica y luego enfriarlo rápidamente sumergiéndolo en un líquido como agua, aceite o salmuera. La rápida tasa de enfriamiento hace que el acero se transforme estructuralmente, lo que resulta en una mayor dureza y resistencia.
Aunque el temple mejora la dureza y la resistencia, también existe el riesgo de fragilidad y desgarramiento. Por lo tanto, el templado se aplica a menudo después del templado.
Temperamento
El servicio de tratamiento térmico de templado proporciona tenacidad y reduce la dureza del acero. El procedimiento consiste en bajar la temperatura del acero por debajo de su punto crítico y mantenerla allí durante un tiempo predeterminado. Después de eso, el acero se enfría al aire.
Templar el acero reduce la tensión interna y mejora su elasticidad y dureza al tiempo que reduce su fragilidad.
¿Cómo aumenta el tratamiento térmico la dureza del acero?
Cuando el acero se calienta a una temperatura específica y se mantiene allí durante un período de tiempo específico, los átomos de carbono del acero se difundirán y formarán nuevas estructuras, como la austenita. Después de eso, el enfriamiento rápido en un medio refrigerante como agua o aceite cambia la fase austenita a una fase martensítica más rígida y duradera.
El acero tratado térmicamente se vuelve más duro y quebradizo debido a la baja capacidad de los átomos de carbono para volver a su estructura original debido a la rápida velocidad de enfriamiento.
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Servicios de endurecimiento de acero
La mayoría de los fabricantes ofrecen servicios de endurecimiento de acero, ya que es el metal más utilizado en aplicaciones de alta resistencia. El endurecimiento generalmente se realiza una vez que se fabrican las piezas porque el endurecimiento puede dificultar el proceso de mecanizado. Sin embargo, el acero endurecido se puede templar más tarde para mejorar su maquinabilidad.
Ahora, analicemos algunos de los servicios estándar de endurecimiento de acero.
- Servicio de temple y revenido: Aumenta la resistencia y dureza del acero, haciéndolo más resistente al desgaste. El acero endurecido puede soportar altos niveles de tensión y entornos adversos.
- Servicio de endurecimiento superficial: Se utiliza cuando la superficie del acero necesita ser endurecida para mantener un núcleo dúctil. Hay varias formas de lograrlo. endurecimiento de la cajacomo la carburación o la nitruración. El endurecimiento superficial es ideal para aplicaciones donde el acero necesita ser altamente resistente al desgaste, pero a la vez flexible y resistente a los golpes en el núcleo.
- Servicio de endurecimiento por inducción: Endurecimiento por induccion Utiliza una bobina de inducción de un campo electromagnético de alta frecuencia para calentar el acero en su interior, seguido de un proceso de enfriamiento rápido. Este servicio de tratamiento térmico de metales es popular para aplicaciones en las que solo se debe endurecer una porción particular de las piezas, como ejes o engranajes.
Más información: Endurecimiento por precipitación: proceso, tipos y beneficios
Las tablas de tratamiento térmico son esenciales para el control de calidad de los servicios de templado de acero.
Tablas de acero para tratamiento térmico
Carta de acero de tratamiento térmico
Los gráficos de acero para tratamiento térmico se refieren a las representaciones gráficas de los efectos de la temperatura y la tasa de enfriamiento en la microestructura y las propiedades del acero. Además, cada tipo o grado de acero tiene tablas diferentes.
El cuadro de tratamiento o tratamiento térmico del acero contiene una serie de curvas o líneas que indican el rango de temperatura y la velocidad de enfriamiento requerida para lograr una propiedad específica, como dureza, tenacidad o maquinabilidad. Por ejemplo, un gráfico podría contener la dureza en el eje x y la temperatura correspondiente en el eje y para mostrar el efecto del calentamiento en la dureza.
¿Cómo leer y utilizar las tablas de acero para tratamiento térmico?
Como se mencionó, el gráfico contiene la temperatura, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento correspondiente a las propiedades. Puede analizar los diferentes efectos sobre las propiedades del acero con la tabla de tratamiento térmico. Además, el gráfico puede contener información adicional, como la temperatura crítica, la fase austenita y la fase martensita.
Por lo tanto, una tabla de tratamiento térmico del acero es muy beneficiosa para comprender el parámetro de tratamiento térmico del acero, como la temperatura requerida y la velocidad de calentamiento o enfriamiento para personalizar las propiedades al nivel deseado.
Ejemplos de tablas estándar de acero para tratamiento térmico
Los servicios de tratamiento térmico del acero implican el uso de varias tablas de tratamiento térmico según el tipo de acero y las propiedades previstas después del tratamiento. Los siguientes son el ejemplo de algunos gráficos comunes;
- Tabla de templabilidad: Indica la profundidad a la que se puede templar un tipo específico de acero mediante enfriamiento rápido. Esta tabla se utiliza para determinar el medio de enfriamiento y la velocidad de enfriamiento óptimos para obtener la dureza deseada a una profundidad determinada.
- Gráfico de transformación tiempo-temperatura (TTT): Este gráfico muestra cuánto tiempo tarda un tipo específico de acero en transformarse de una fase a otra a diferentes temperaturas, como de austenita a martensita. Resulta útil para determinar los procesos de endurecimiento adecuados para lograr las propiedades deseadas.
- Diagrama de transformación por enfriamiento continuo (CCT): El diagrama CCT muestra la transformación de la austenita en diversas fases a medida que el acero se enfría a un ritmo determinado. Este diagrama calcula la velocidad de enfriamiento necesaria para obtener la microestructura y las características deseadas.
Conclusión
El tratamiento térmico implica el calentamiento de piezas metálicas a temperaturas específicas, seguido de un enfriamiento controlado. Se encuentran en práctica varios servicios de tratamiento térmico de metales con respecto al tipo de metal y las propiedades previstas. El procesamiento de acero y piezas de acero con métodos de tratamiento térmico permite personalizar sus propiedades mecánicas, como resistencia, dureza, elasticidad, durabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la abrasión y muchas más.
La comprensión y el uso de las tablas de tratamiento térmico del acero son cruciales para obtener resultados de calidad. El gráfico ayuda a fijar las variables del tratamiento térmico correspondientes a las propiedades deseadas, como temperatura, velocidad de calentamiento o enfriamiento y transformación de fase. En Boda brindamos servicios de tratamiento térmico para sus componentes de acero sustentable. Así que no dudes en Contactar con nosotros si necesita servicio de tratamiento térmico
Preguntas Frecuentes
¿Cómo tratar térmicamente el acero 1084?
El acero 1084 es un acero con alto contenido de carbono popular que generalmente se trata térmicamente para aumentar su dureza y resistencia para diferentes aplicaciones. El proceso implica calentar el acero a una temperatura de 1,500 °F (aproximadamente), mantenerlo allí durante 10 a 15 minutos y enfriarlo rápidamente.
¿Cuáles son los servicios comunes de tratamiento térmico de acero?
El servicio común de tratamiento térmico del acero incluye temple, revenido, endurecimiento por inducción y cementación. Sin embargo, la selección del proceso adecuado depende completamente de la necesidad de la aplicación en particular.
¿Cómo afecta el tratamiento térmico a las propiedades del acero?
El proceso de tratamiento térmico implica calentar el acero a altas temperaturas y enfriarlo, lo que provoca cambios en la microestructura (básicamente, la estructura cristalina). Como resultado, el cambio de estructura conduce a un cambio en las propiedades físicas y mecánicas.