TRANSFORMACIN-CAMBIOS DE FASE

Christian Javier Castro Quelal*Escuela Politcnica Nacional, Facultad de Ingeniera MecnicaQuito, Ecuador (Tel: 593-02-3151-952); e-mail: ccq.mh13@gmail.com)

Resumen: Para entender de la mejor manera los cambios de fase y todo lo que intervienen en los tratamientos trmicos es muy conveniente analizar el diagrama en equilibrio Hierro-Carbono. El Hierro puro a cierta altura cambiar de forma, la llamada alotropa del hierro en donde cambia de una celda unitaria cubica de cuerpo centrado a una cbica de cara centrada. La clave de todo tratamiento trmico trata de este cambio de temperatura y de la forma de su celda unitaria pues de esta manera se puede tratar a un metal para que cambie sus propiedades, estas temperaturas variarn de acuerdo al porcentaje de carbono que ocupa los espacios intersticiales del hierro. Todo esto forma el proceso de un tratamiento trmico los cuales pueden ser masivos o superficiales y donde los tratamientos trmicos pueden ser continuos o isotrmicos donde los ms conocidos de los tratamientos trmicos continuos son el temple, revenido y recocido los cuales sern expuestos a continuacin. Palabras clave: Recocido, revenido, temple, perlita, celda.Abstract: To better understand the phase changes and all involved in the heat treatment is very useful to analyze the equilibrium diagram iron-carbon. Pure iron at a certain height will change shape, iron alotropa call where a unit cell changes from body centered cubic to face centered cubic. The key to dealing with this heat treatment temperature change and how their unit cell because this way you can treat a metal to change its properties, these temperatures will vary according to the percentage of carbon occupying the intermolecular spaces iron. All this way the heat treatment process which may be mass or surface and wherein the heat treatment or can be continuous isothermal where the best known heat treatments are continuous quenching, tempering and annealing which will be described below.Keywords: Annealing, tempering, temper, perlite, cell.1. INTRODUCCIONTodo tratamiento trmico debe tener la condicin de un cambio de temperatura y de fase. Este cambio de fase trata acerca del cambio estructural en sus celdas unitarias. Para el anlisis ms claro de estos cambios ser imprescindible analizar el diagrama en equilibrio Hierro-Carbono. Donde se encuentran todo el proceso para un tratamiento trmico.

Figura 1. Diagrama en equilibrio Fe-C.Todo tratamiento trmico se debe a un cambio de fase en las estructuras de sus celdas unitarias (en el caso del Hierro puro sufre un cambio de estructura cbica de cuerpo centrado a una estructura cbica de cara centrada.

Figura 2. Estructura cbica de cuerpo centrado.

Figura 3. Estructura cbica de cara centrada.

Diagrama en equilibrio Para un anlisis a profundidad de un tratamiento trmico, se puede iniciar su anlisis a partir un diagrama en equilibrio Fe-C y a partir del Hierro puro en donde podemos identificar claramente 3 tipos de hierro a partir de su estructura y su temperatura as: Hierro alfa. Hierro gamma. Hierro delta.El hierro alfa tiene una estructura BCC (cbica de cuerpo centrado) y est entre las temperaturas de 0 a 910C, entre 910 y 1392C el hierro toma el nombre de hierro gamma con una estructuras FCC (cbica de cara centrada) y a partir de esta temperatura a unos 1536 C el hierro se nombra como hierro delta y su estructura vuelve a ser BCC.El hierro en su composicin puede asociarse con carbono debido a que los tomos de carbono embonan perfectamente en los espacios intersticiales del hierro, de esta manera se pueden obtener varias aleaciones a partir del porcentaje de carbono existente en la molcula de hierro, este porcentaje puede variar entre 0% (Hierro puro) y 6.67% (Carburo de hierro-Cementita).Cuando el hierro tiene entre 0% y 2.1% de carbono puede ser considerado un acero y pasado este porcentaje se consideran como fundiciones de hierro gris.A un mayor porcentaje de carbono las temperaturas de fusin bajan progresivamente de esta manera se obtienen una serie de curvas en la grfica y tambin se denotan puntos especiales en la grfica, el punto eutctico es el punto ms bajo de fusin, otro punto importante es el seudotctico en el cual cambia entre hierro alfa y gamma.El hierro a partir del 0.8% de carbono cambia de componentes, antes del 0.8% contiene ferrita y perlita, luego de este porcentaje se compone de perlita y cementita.Entre los 910 y 1392C se encuentra el hierro gamma y la combinacin de este con cementita nos da como resultado la austenita. A distintos porcentajes de carbono en la composicin del hierro se puede denotar su estructura.

Figura 3. Estructura de la ferrita y perlita.

La ferrita en composicin tiene hierro alfa y un poco contenido de carbono.

Figura 1. Ejemplo de tratamiento trmico.

Figura 4. Estructura de la ferrita.

Figura 5. Estructura del acero perltico.

Tipos de tratamientos trmicos.Los tratamientos trmicos son el cambio de una determinada propiedad a un material especialmente metales, todo esto bajo un aumento de temperatura y un determinado enfriamiento, los tratamientos trmicos pueden clasificarse de la siguiente manera: T.T. Masivos: Son los que modifican las propiedades en toda la masa del material (probeta) mediante ensayos. Se pueden subdividir en continuos e isotrmicos. Los tratamientos trmicos continuos pueden ser temple, revenido y recocido. T.T. Superficiales: Son aquellos en los que las caractersticas solo afectan a la superficie del material.

Tratamientos trmicos continuos:Temple: es un proceso de calentamiento de una determinada probeta y su posterior enfriamiento, todo esto para aumentar su dureza y su resistencia, se calienta la aleacin o metal hasta una determinada temperatura (temperatura de tratamiento trmico) para luego enfriarlo en un tiempo determinado, para el proceso de enfriamiento los medios utilizados son agua, aceite y el aire. El temple disminuye la tenacidad y aumenta la fragilidad en dicho metal.

Figura 6. Temple

Figura 7. Zona donde se efecta el templeRevenido: es un tratamiento trmico que se le aplica a un metal previamente templado, su objetivo es aumentar la tenacidad y ductilidad. El tratamiento trmico consiste en calentar al metal a una temperatura menor a la de la crtica y luego un enfriamiento rpido si se quiere aumentar su tenacidad, o lento si se quiere reducir las tensiones trmicas.Disminuye su fragilidad y disminuye la resistencia a la rotura por traccin y lmite elstico.

Figura 8. Proceso de revenido.Recocido: Es un tratamiento trmico cuyo fin es ablandar el metal para que se vuelva ms mecanizable, se logra aumentar la elasticidad, mientras que se pierde un poco de dureza. Consiste en un calentamiento del acero a una temperatura casi igual a la de temple para luego enfriarlo lentamente, este enfriamiento puede hacerse en hornos especializados que regulan la temperatura del acero y haciendo que este llegue a temperatura de medio ambiente.

Figura 9. Proceso de recocido.

Conclusin

El proceso fundamental de todo tratamiento trmico es el cambio de fase, en donde se puede tratar al material y cambiar sus propiedades, todo material que se someta al temple inmediatamente debe someterse al revenido, se debe tener muy en cuenta la composicin de carbono del acero para poder proceder a los distintos tratamientos trmicos.

Referencias

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