Aleaciones y Tratamientos Termicos
Aleaciones y Tratamientos Termicos
Aleaciones y Tratamientos Termicos
Mientras que los aceros para herramientas, ya sean al carbono o de baja aleación, mantienen sus elevadas
cualidades de corte y dureza hasta los 200 oC una vez tratados térmicamente, y los aceros de corte rápido lo
hacen hasta los 500-600 oC, las aleaciones duras son resistentes en rojo (hasta los 800-1000 oC) y la
obtención de las altas propiedades de corte no exigen el temple, ya que estas son propias de su estado natural.
Las aleaciones duras están constituidas por carburos especiales enlazados entre sí por el cobalto.
Estas aleaciones se fabrican por prensado a altas presiones (500-200 atm) de los polvos de los carburos con el
cobalto y su sinterización posterior. A la temperatura de sinterización (unos 1550 oC) el cobalto se funde, se
difunde entre los carburos y durante la solidificación enlaza toda la masa de carburos como un solo cuerpo. La
sinterización se realiza en atmósfera de hidrógeno en hornos especiales.
Las aleaciones duras tienen mucha dureza y por eso solo se fabrican en forma de placas (calzos) que luego se
afilan por esmerilado y se sueldan a los portaherramientas de acero, para dar forma final a la herramienta de
corte.
1.- Aleaciones monocarburo: Estas aleaciones están compuestas solo de carburo de tungsteno y cobalto, la
cantidad de cobalto puede ser entre 3 y 10%. Cuanto mayor sea la cantidad de cobalto tanto mayor será la
tenacidad y menor la dureza de la aleación.
2.- Aleaciones de doble carburo: Están compuestas de carburos de titanio y tungsteno e igualmente el cobalto
sirve de aglutinante. Cuanto más cantidad de titanio entra en la aleación, tanto más dura es, pero pasa a ser
mas frágil.
Aleaciones comunes.
Existe un grupo de aleaciones que tienen propiedades físicas especiales y que son de gran interés práctico.
Estas aleaciones se usan con frecuencia para ciertas aplicaciones, por lo que han adquirido nombre propio
En la tabla 1 que sigue se relacionan algunas:
Tabla 1 datos de interés de algunas aleaciones comunes.
Nombre Composición en % Propiedades
Esta aleación es termo estable hasta los 750 oC y termorresistentehasta los 500 oC.
Tiene la resistencia a la corrosión equivalente del níquel, especialmente,
68-69 de Níquel; 28-29
es resistente al ácido fosfórico caliente y en soluciones de ácido fluorhídrico.
Monel de Cobre el
Su resistencia mecánica compite con la del propio níquel.
resto Hierro; Manganeso ySilicio
Cuando en la composición hay 3% de silicio, puede recibir tratamiento térmico y
resulta muy resistente.
Alpaca; Color plateado, alta resistencia a la corrosión y elevada plasticidad y
Hasta 45 de Cinc; hasta 35 de
Plata alemana; soldabilidad lo que lo hace muy apropiado para la sustitución de la
Níquel; el resto es Cobre.
Plata china plata en muchas aplicaciones.
83 de Estaño; 11 de Antimonio; Especialmente resistente al rozamiento lubricado, resulta el mejor de los materiales
Babbitt
6 de Cobre. para cojinetes.
Babbitt al 16 de Estaño; 83 de Plomo; 16
La misma aplicación del babbitt pero de menor calidad y mas barato.
plomo de Antimonio; 2 de Cobre.
59 de Cobre; 40 de Níquel; 1 de Su resistencia eléctrica cambia muy poco con la temperatura, se usa para
Constantan
Manganeso. reóstatos y resistencias eléctricas.
60 de Níquel; 15 de Cromo; el Alta termorresistencia y se usa para la fabricación de resistencias eléctricas
Ni-crom
resto es Hierro. de calentamiento para hornos.
Invar 36 de Níquel; el resto es Hierro. No presenta dilatación térmica hasta los 100 oC.
Altas propiedades ferro-magnéticas y se usa como material para la fabricación
Permaloy 78.5 de Níquel; 21.5 de Hierro
de núcleos de transformadores.
1.- Temple.
2.- Revenido.
3.- Recocido.
4.- Normalización.
El acero y su temperatura.
Para comprender mejor la influencia
del tratamiento térmico en el acero, primero hay que conocer los cambios
estructurales de este a diferentes temperatura. Estos cambios tienen bastante
complejidad y dependen de la cantidad de carbono presente y otros factores,
que en la metalurgia se establecen con precisión en el llamado diagrama de
equilibrio hierro-carbono.
En este artículo vamos a describir de manera muy simplificada, las estructuras
del acero a diferentes temperaturas.
3.- Terciaria: La que se desprende de la ferrita al enfriarse por debajo de 910 oC.
1.- Para el acero de 0.6 % de carbono o menos, al alcanzar la linea F-E comienza
a desprenderse ferrita y hay una zona (entre F-E y G-H) donde conviven ambas
formas estructurales.
La formación de la ferrita con muy poco carbono disuelto hace que el resto de la
austenita pase a ser mas rica en carbono, con lo que se alcanza el 0.8 %
necesario para la formación de la cementita, con ello se puede producir la
mezcla mecánica de ferrita y cementita que ya hemos visto se denomina perlita.
2.- Para el acero de 0.8 % de carbono, como tiene la composición adecuada para
la reacción de formación de cementita (0.8 % de carbono) el final del proceso de
enfriamiento conduce a perlita en casi toda la masa sólida.
3.- Para el acero de 1.2 % de carbono o mas, una vez que se alcanza la linea E-D
comienza a segregarse la cementita secundaria por la sobresaturación de la
austenita con carbono, con el enfriamiento posterior y al sobrepasar la linea G-H
se produce cierta cantidad de ferrita que junto a la cementita forma la perlita.
Finalmente queda una mezcla de perlita y cementita secundaria.
Temple y revenido.
El temple y el revenido se utilizan ampliamente para mejorar las propiedades de
resistencia de los aceros de construcción e importarles dureza y altas
propiedades cortantes a los aceros deherramientas.
1.- Agua.
2.- Aceite.
1.- Revenido de bajas temperaturas (entre 180 y 220oC); Con él se reducen las
tensiones internas pero se conserva la estructura martesítica. Se usa en el
revenido de herramientas de corte, en las que debe mantenerse la dureza y
resistencia al desgaste.
Recocido.
El recocido tiene diferentes objetivos en el tratamiento térmico del acero y
generalmente suele ser de dos clases:
1.- Disminución del tamaño del grano: El recocido de los aceros de bajo y
medio carbono se efectúa por calentamiento s unos 20-50 oC por encima de la
temperatura de transformación, es decir por encima de la línea F-E (figura 2).
Bajo estas temperaturas se verifica la transformación del hierro alfa a hierro
gamma y la formación de una gran cantidad de granos pequeños de austenita,
independientemente del tamaño original de los granos de ferrita o perlita. El
enfriamiento ulterior de piezas con grano pequeño de austenita conduce a la
formación de granos pequeños de ferrita y perlita. Un calentamiento
considerable por encima de la línea F-E, produce no disminución, sino aumento
del tamaño del grano.
Normalización.
La estructura que surge
después del calentamiento
hasta las temperaturas que
corresponden a la zona de
austenita y enfriamiento en el
aire, se considera como normal
en el acero. Por eso la Figura 3
normalización corresponde a
un recocido supercrítico con enfriamiento al aire.