Transformaciones en el calentamiento

La formación de la austenita se realiza por nucleación y crecimiento por lo que necesita un cierto tiempo para completarse (difusión de grano). Se necesita mantener la austenita un cierto tiempo a temp de austenización para lograr su homogeneización. La velocidad está directamente relacionada con la temperatura, por eso la homogenización es más rápida si hay más temperatura.

Sobrecalentamiento: al elevar mucho la temperatura en la etapa asutenítica se produce un crecimiento excesivo del tamaño de grano y disminución de energía interna. Al enfriarse, la ferrita forma agujas desde el borde de grano hacia el centro, esto hace que la austenita no sea más homogénea. Aunque esta estructura es indeseable por su fragilidad, se le hace un tratamiento regenerativo: calentar el acero auste y enfriar.

Quemado: si la temperatura es mayor que en el sobrecalentamiento, puede que se acerque mucho a la línea solidus y empiece la fusión del acero en algunos puntos, pero con oxidación y sin regeneración.

Transformación martensítica

Si se enfría rápidamente una estructura austenítica, se evitan las transformaciones P+B.

1. Debido a la ausencia de difusión por bajas temperaturas, la transformación no altera la composición química de las fases (Composición química asutenita = la de martensita). El cambio estructural sucede por un pequeño movimiento atómico de reorientación.
2. La transformación martensítica no depende del tiempo, solo de la temperatura. Enfriando por debajo de la temperatura a la que comienza la transformación (Ms), la transformación ocurre instantáneamente y no progresa, son transformaciones atérmicas.
3. El paso de la austenita a martensita produce un aumento de volumen. 1 celda de austenita → 2 celdas de martensita, esto puede resultar peligroso dadas las bajas temperaturas y crear tensiones residuales e incluso pueden aparecer grietas.
4. La cantidad de martensita aumenta al disminuir la temperatura, pero no es proporcional. Por debajo de Mf (temperatura fin de transformación) hay 100% martensita.
5. Ms disminuye al aumentar el % de C.

Efectos de los elementos de aleación (EA)

Templabilidad: desplaza la curva TTT a la derecha, los EA aumentan la templabilidad de los aceros. Revenido: los EA modifican las propiedades mecánicas de los aceros. Modificación del diagrama Fe-C: gammagenos: aumentan el campo de estabilidad de la austenita (Fe-gamma) y alfágenos aumentan el campo de estabilidad de la ferrita. Tamaño de grano: la formación de carbonitruros inhiben el crecimiento del grano asutenítico que tiene lugar en el sobrecalentamiento. Grafitación: determinados elementos favorecen la formación de grafito en lugar de cementita. Carburígenos son antigrafitizantes.

Etapas temple

Etapa 1: el líquido refrigerante se pone en contacto con el metal caliente que entra en ebullición y se crea una fina capa de vapor entre los dos que dificulta la transmisión de calor y por tanto la velocidad de enfriamiento es lenta. Etapa 2: la capa de vapor disminuye hasta que se rompe en algunos puntos donde hay un contacto líquido-metal y con esto la velocidad de enfriamiento es más rápida. Etapa 3: la capa de vapor desaparece por completo, el líquido está en contacto directo con el metal y la velocidad de enfriamiento volverá a bajar.

Cementación

Endurecimiento superficial de un acero de bajo C (0.15-0.25) mediante la incorporación de este elemento hasta alcanzar un contenido de 0.8-1 C. Nitruración: endurecimiento superficial se logra mediante la incorporación del nitrógeno.

Recocido

Para realizar el tratamiento de recocido hay que calentar el acero hasta alcanzar una temperatura más o menos similar a la indicada a propósito del normalizado y a continuación enfriar la pieza muy lentamente; generalmente se apaga el horno y se deja enfriar la pieza en su interior.

• Recocido de austenización completa o de regeneración: se calienta el acero por encima de A3. Es típico de aceros hipoeutectoides; la estructura final resultante es ferrita y perlita.
• Recocido de austenización incompleta: es el típico de aceros hipereutectoides, que no pueden austenizarse por completo. Se mantiene la temperatura en una intermedia entre A1 y Acm. A la temperatura del tratamiento coexisten entonces austenita y cementita; esta última fase adopta una forma globular para estabilizarse (menor superficie de intercara). La cementita que se genera posteriormente en el enfriamiento sigue adoptando esta morfología.
• Recocido subcrítico: se calienta el acero hasta una temperatura inferior a A1; no se produce austenización. La cementita de la perlita pasa de forma laminar a globular más estable. Se efectúa a veces para ablandar más aún los aceros hipoeutectoides, ya que esta estructura globular es la más blanda que se podría obtener; además se evitan los riesgos de sobrecalentamiento y distorsiones al no realizarse transformación alotrópica alguna.
• Recocido isotérmico: puede ser de austenización completa o incompleta. El enfriamiento se realiza introduciendo la pieza en un horno mantenido a una temperatura constante algo inferior a A1 hasta que la transformación se completa. Resulta de este modo una estructura más regular y homogénea.
• Recocido de homogeneización: se efectúa para homogeneizar la estructura de piezas fundidas. Debe realizarse a temperaturas altas para acelerar al máximo la difusión.
• Recocido de recristalización: se realiza sobre piezas previamente deformadas plásticamente en frío (endurecidas) para restituir sus propiedades mecánicas iniciales. Es siempre un tratamiento subcrítico.
• Recocido de relajación de tensiones: también se trata también de un tratamiento subcrítico. Su finalidad es eliminar las tensiones residuales que pueden quedar en las piezas metálicas tras enfriamientos bruscos, procesos de conformado plástico, soldaduras, etc.

Termoplásticos: 1) Se ablandan al calentarlos hasta llegar al estado líquido. 2) Pueden ser recalentados y reenfriados varias veces sin sufrir cambios significativos en sus propiedades, son productos reciclables. 3) Enlaces fuertes entre moléculas, pero no entre cadenas. 4) Principalmente cristalinos.

Termoestables: 1) Fuertes enlaces entre moléculas y cadenas. 2) No se ablandan con la temperatura, pero llega un momento en el que se volatilizan. 3) Amorfos.

Elastómeros: 1) Largas moléculas lineales unidas por fuertes enlaces. 2) Al aplicar una carga, su estructura se deforma, pero al dejar de aplicarla, vuelve a su estado original. 3) Amorfos.