Recocido

El objetivo principal del recocido es el de ablandar el acero duro con el fín de darle las propiedades para poder ser maquinado ó labrado, así como trabajado en frío, y todo esto se logra generalmente calentando el material hasta ligeramente arriba de su temperatura crítica y conservándola así hasta que la temperatura sea la misma en toda la pieza e inmediatamente después enfriarla lentamente, este proceso se conoce como recocido total, ya que destruye todos los restros de estructura previa, refina la estructura de los cristales y ablanda el metal. El recocido, también libera los esfuerzos internos previamente establecidos en el metal y elimina los gases atrapados durante el colado industrial.( Ver figura 4.4).

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Porcentaje de carbono por peso

Ferrita

Figura 4.4 Representación esquemática de los cambios en microestructura durante el recocido de un acero al 0.20%

de carbono. a) Estructura original, ferrita y perlita de grano grueso. b) Justo por encima de la línea Al; la perlita se ha transformado en pequeños granos de austenita y la ferrita no ha cambiado. e) Por encima de la línea A3; sólo

austenita de grano fino. d) Después de enfriar a temperatura ambiente; ferrita de grano fino y pequeñas áreas perlíticas. Avner, Introducción a la metalurgia fisica.

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4.2.2 Normalizado

El normalizado se define como un ciclo de calentamiento austenitizado seguido por un enfriamiento en aire tranquilo o agitado. Típicamente el calentamiento se lleva a una temperatura casi de 55 grados centígrados (100 F) arriba de la línea crítica superior del diagrama de hierro carburo de hierro mostrado en la figura 4.5, que es arriba de la línea Ac3 para aceros hipoeutectoides y arriba de las líneas Acm para aceros hipereutectoides.

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1§ endurecimiento

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Porcentaje de carbono

Figura 4.5.-Intervalo de recocido, normalización y endurecimiento para los aceros al carbono. Avner, Introducción a la metalurgia física.

Un buen proceso de normalización requiere:

a) Que la pieza tratada sea calentado uniformente a una temperatura suficientemente alta como para alcanzar la transformación completa de la ferrita y cementita a austenita.

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b) Que permanesca a esta temperatura un tiempo suficientemente largo para alcanzar uniformidad de temperatura a tarvés de toda su masa.

e) Que se permita el enfriamiento en aire quieto, de manera uniforme.

En las piezas gruesas el calentamiento a de procurarse que sea lo más uniforme posible y debe llegar hasta el corazón de la pieza. Debe hacerse lentamente para que haya la menor diferencia de temperatura entre el interior y la periferia, pues en caso contrario se pueden crear fuertes tensiones internas que pueden dar lugar a grietas y roturas.Estas tensiones se crean primero por la desigual dilatación de las zonas calientes y frías de las piezas y luego por las contracciones que ocurren al atravezar el acero las zonas críticas.

La duración del calentamiento en la etapa de normalizado, depende de la masa de las piezas, de la temperatura, de la velocidad de calentamiento, de la clase de acero y del estado inicial y final del material.

El tiempo de mantenimiento del acero a la temperatura de tratamiento comienza cuando toda la pieza, incluyendo las zonas del interior, a alcanzado esa temperatura. Aunque al rebasar el acero la temperatura Ac3 todo el carbono forma solución con la austenita, unas regines de austenita pueden tener más carbono que otras. Entonces el porcentaje de carbono tiende a igualarse en toda la masa pero esta tendencia puede ser retardada por las segregaciones no metálica que forman barrearas por el fósforo y el oxígeno que se encuentran en solución y que parecen que tienden a repeler el carbono, o por la presencia de elementos aleados como el cromo, que tienden a formar carburos complejos.

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Como la difusión de carbono es mucho más rápida a la alta temperatura, para reducir el tiempo de calentamiento podrá efectuarse el tratamiento a temperaturas muy superiores a la crítica, pero como estos calentamientos dan lugar a un gran crecimiento de los cristales, generalmente se desea prolongar un poco su duración y efectuarlo a temperaturas relativamente bajas.

Cuando el material alcanza la temperatura de austenización ocurre que aunque toda la estructura sea ya totalmente austenítica, en los primeros momentos todavía la austenita no es completamente homogenea.

En los aceros hipoeutectoides hay zonas que anteriormente eran de ferrita y que al ser austenizadas en los primeros momentos son bajas en carbono. En este tipo de aceros hipoeutectoides conviene que transcurra algún tiempo para que el carbono se difunda en las zonas que anteriormente fueron ferríticas.

El tiempo necesario para obener una estructura de austenita homogenea, varía con la máxima temperatura alcanzada y con las particulares características de la microestructura inicial. Cuando más alta se la temperatura que se alcanza, menos tiempo es necesario para homogenizar la microestructura.

Si el calentamiento ha sido bastante rápido el tiempo de permanencia deberá ser grande; en cambio, si la primera fase del calentamiento hasta alcanzar la temperatura conveninte ha sido larga, el tiempo de permanencia puede ser menor, ya que la penetración del calor habrá sido mejor y la última fase del calentamiento puede considerarse casi como parte de la permanencia a temperatuura.

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Si el acero es mantenido durante bastante tiempo a temperatura más elevada que la crítica superior, los cristales de austenita tienen tendencia a desarrollarse y a aumentar de tamaño. Esta tendencia aumenta cuanto más alta sea la temperatura y mayor la duración de calentamiento. Por lo tanto, si se mantiene el acero durante bastante tiempo a temperatura superior a Ac3, se obtendran cristales muy grandes de austenita, y como el tamaño de los cristales del acero al terminar el tratamiento dependen precisamente del tamaño que tuvieron los cristales de austenita, se obtendrá después de un tratamiento a elevada temperatura, una estructura muy grande y de bajas características.

Para afinar un acero con granos muy grandes, basta con calentarlo a una temperatura lo más justo por encima de la crítica y luego enfriarlo un poco rápido al aire según la composición. En el enfriamiento al aire, los granos de austenita se transforman en otros más pequeños de ferrita y perlita.