Transferencia de Calor

 

República bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño Ciencias de los Materiales

undiciones! Recocido " #raba$o en Caliente Realizado por% &esús 'ntepaz C(I% )*+,-.//

Maracaibo! .+ de ebrero de )0.1

 

Recocido

  El recocido recocido es un un trata2iento trata2iento tér2ico tér2ico propio de los productos productos se2ielaborados se2ielaborados " acabado aca bados s donde donde est3 est3 diseñad diseñado o para para reducir reducir al 24ni2o 24ni2o las tension tensiones es internas internas creadas crea das durante durante los proceso procesos s de 5abricac 5abricación( ión( El recocid recocido o sirve sirve ta2bién ta2bién para para au2entar el grado deduce cristalinidad decia los 2ateriales 2e$orar 2ec3n 2ec 3nica icas( s( Esto Esto reduc re e la tenden tendenci a al ala alabeo beo "" as4 de5or de5or2ac 2ación iónsus depropiedades las pieza piezas s después de 2ecanizarlas! " 2e$ora la estabilidad di2ensional( Tipos de Recocido •

El temp temple le::  es un trat trata2 a2ie ient nto o tér2 tér2ic ico o 6ue 6ue cons consis iste te en en5r en5ria iarr 2u" 2u" r3pida2ente! la 2ezcla austenitica 7o2ogénea! 6ue tene2os después de calentar el acero(  acero(  Con este en5ria2iento r3pido se consigue un au2ento de dureza! "a 6ue el resultado 2icroscopico 5inal es una 2ezcla 2artens4tica( 8a te2peratura de te2ple para los aceros 7ipoeutectoides son de *0910 gr grad ados! os! por enci2 enci2a a de esta esta te2pe te2perat ratura ura!! el gran grano o de auste austenit nita a crec crece e

2uc7o! obteniéndose austenita basta de ba$a tenacidad(   El tie2po de en5ria2iento en5ria2iento debe debe de ser r3pido pero pero solo en el intervalo intervalo de de te te2pe 2perat ratura ura de ,109: ,109:00 00 grado grados! s! 6ue 6ue es dond donde e la aus austen tenita ita es 2enos 2enos estable! " es donde se 5or2a la 2ezcla de 5errita " ce2entita ! por enci2a de ,10 grados la velocidad puede ser 23s lenta ! pero no tanto 6ue per2ita la precipitación de 5errita o la trans5or2ación de austenita en perlita ! por  deba$o de los :00 grados co2ienza la zona de estabilidad de la austenita ! " el en5ria2iento puede volver a ser lento! " en el intervalo de )009*00 grados! el en5ria2iento debe de ser lento para evitar tensiones tér2icas resultantes de un en5ria2iento r3pido(

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El normalizado: se lleva a cabo al calentar a unos *1; por enci2a de la te2peratura critica superior! se 2antiene un tie2po ! " luego se en5r4a en aire est3tico 7asta la te2peratura a2biente! a2biente! con esto se consigue un acero 23s duro " resistente 6ue el 6ue se obtiene con un en5ria2iento 23s lento ! en un 7orno después de un recocido ( Este trata2iento se utiliza tanto para piezas 5undidas! 5or$adas o 2ecanizadas! " sirve para a5inar la estructura " eli2inar las tensiones 6ue suelen aparecer en la solidi5icación! 5or$a etc( 8a velocidad de en5ria2iento es 23s lenta 6ue en el te2ple " 23s r3pida 6ue el re reco coci cido do!! es un trat trata2 a2ie ient nto o t4pi t4pico co de los los acer aceros os al carbo arbono no de construcción de 0(.1 a 0(:0 < de carbono! " las te2peraturas nor2ales del nor2alizado var4a según el porcenta$e en carbono! 6ue va desde +:0; a -*1;! según la co2posición sea desde 0(10 a 0(.0 < de carbono(

 

  =ebido =ebido al incre2e incre2ento nto de velocidad velocidad de en5ria2ien en5ria2iento! to! 7a" 2enos tie2po tie2po para la 5or2ación de 5errita proeutectoide en los aceros 7ipoeutectoides " 2eno 2e nos s ce ce2e 2ent ntit ita a proe proeut utec ecto toid ide e en los los acer aceros os 7ipe 7ipere reut utec ecto toid ides es en co2p co 2par arac ació ión n de los los reco recoci cido dos( s( En los los acer aceros os 7ipe 7ipere reut utec ecto toid ides es el nor2alizado reduce la continuidad de la red de ce2entita " en algunos casos la eli2ina! con lo 6ue a 23s velocidad de en5ria2iento 23s 5ina ser3 la perlita resultante( •

El revenido:  =espués del te2ple! los aceros suelen 6uedar de2asiado duros " 5r3giles para los usos a los 6ue est3n destinados( Esto se corrige con el proceso del revenido! este proceso consiste en calentar el acero a una te2peratura 23s ba$a 6ue su te2peratura critica in5erior! en5ri3ndolo luego al aire! en aceite o en agua! con esto no se eli2inan los e5ectos del te2ple! solo se 2odi5ican! se consigue dis2inuir la dureza! resistencia! " las tensiones internas! " se au2enta la tenacidad(

El acero! después del te2ple! est3 co2puesto por cristales de 2artensita! si se vuelv vuelve e a calen calentar tar a di5er di5eren entes tes te2per te2perat atura uras! s! entre entre te2pe te2pera ratur tura a a2biente " /00; " después se en5r4a al aire! la resistencia a la tracción dis2inu"e a 2edida 6ue la #e2peratura del revenido au2enta! " al 2is2o tie2po au2enta la ductilidad " la tenacidad! la resistencia al c7o6ue o resiliencia! 6ue es ba$a cuando el revenido se 7ace a te2peratura in5eriores a :10;! au2enta cuando se 7ace a te2peratura 23s elevadas( En ciertos aceros en los 6ue después del te2ple 6ueda austenita residual! se presenta un au2ento de dureza! cuando el revenido se 7ace entre *10; " 110;! trans5or23ndose la austenita en otros constitu"entes(

Recocidos Isotérmicos

  Son trata2ientos de ablanda2iento 6ue consiste consiste en calentar el acero por enci2a de la te2peratura critica superior o in5erior >general2ente >general2ente de /:0? a ++0?@ " luego en5riar 7asta una te2peratura de ,00?9/00? 6ue se 2antiene constante durante varias 7oras! para conseguir la co2pleta trans5or2ación isotér2ica de la austenita " 5inal2ente! se en5r4a al aire( Este trata2iento es 2u" r3pido " se obtienen durezas 2u" ba$as! tiene la venta$a de ser 2uc7o 23s r3pido 6ue los recocidos ordinarios de en5ria2iento lento! el recocido isotér2ico es 2u" interesante para los aceros de 7erra2ientas de alta aleación(

 

Tipos de Recocidos Isotérmicos

Austempering: Consist Consiste e en calentar calentar el acero a una te2peratura te2peratura por enci2a de la cr4tic cr4 tica a super superio iorr >ca2po >ca2po auste austen4t n4tico ico@@ " luego luego en5ri en5riad ado o r3pi r3pida2 da2ent ente e en sales sales 5undidas! a te2peraturas co2prendidas entre )10 " ,00?C! per2aneciendo las piezas a esta te2peratura durante un tie2po su5iciente para 6ue se veri5i6ue la trans5or2ación co2pleta de la austenita en un nuevo constitu"ente >Aainita@! a te2peratura constante( Martempering: Es un te2ple Bescalonado en el 6ue el acero partiendo del ca2po aust au sten en4t 4tic ico! o! se en5r en5r4a 4a en un l46u l46uid ido o a te2p te2per erat atur uras as de entr entre e )00 )00 " :00? :00?C! C! per2aneciendo en él las piezas durante un tie2po 6ue debe ser su5iciente para 6ue se iguale la te2peratura en toda la 2asa! en5ri3ndose luego al aire( =e esta 5or2a se consigue 6ue la trans5or2ación de la austenita se 7o2ogénea en toda la 2asa! evitando desiguales " peligrosas distorsiones " dilataciones 6ue ocurren en los te2ples ordinarios de piezas de gran ta2año(

Recocido y trabajo en caliente  Por traba$o en caliente se entienden a6uellos procesos procesos co2o la2inado o rolado

en caliente! 5or$a! eDtrusión en caliente " prensado en caliente! en los cuales el 2etal se caldea en el grado su5iciente para 6ue alcance una condición pl3stica " 53cil de traba$ar( El la2inado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de 2aterial con 5or2a " di2ensiones particulares(  

Recocido de regeneración

8a de5or2a de5or2ación ción pl3stica pl3stica 6ue 7a su5rido su5rido un 2etal 2etal provoco provoco la operac operación ión de es5uerzos internos 6ue distorsiona la red cristalina incre2entando la dureza " dis2in dis 2inu" u"en endo do la duct ductili ilida dad d del del 2etal( 2etal( Si lleva lleva2os 2os la 2uest 2uestra ra de 2etal 2etal a una te te2pe 2pera ratur tura a super superior ior a la a2bie a2bienta ntall pero pero por por deba$o deba$o de la te2pe te2perat ratura ura de austenización las propiedades 2ec3nicas de este no variaran en gran 2edida lo 6ue es cónsono con la 24ni2a variación de la 2icroestructura del 2etal( Siendo el único e5ecto apreciable el del alivio de los es5uerzos internos productos de la de5or2ación pl3stica( Cuando calenta2os el 2etal las dislocaciones se 2ueven " reagrupan 2ientras 6ue los es5uerzos residuales se reducen( =urante esta etapa au2enta relativa2ente la conductividad eléctrica del 2etal tratado(

 

Recristianización

Si el calen calenta ta2ie 2iento nto conti continua nua!! el grano grano origi origina nall dond donde e est3n est3n prese present nte e las disloc dis locac acion iones es dar3 dar3 lugar lugar a gran granos os de 2enor 2enor ta2añ ta2año o 6ue 6ue es estar tar3n 3n libres libres de i2per5ecciones " de es5uerzos residuales( Estos nuevos granos no presentan la 5or2a 5or 2a alarga alargada da de los granos granos origi origina nales les sino sino 6ue 6ue son son 23s uni5o uni5or2e r2es s en sus di2ensiones( Esta parte del proceso tiene co2o 5in últi2o el re5inar el ta2año del gr grano ano!! eli eli2in 2inan ando do las tensio tensione nes s inter interna nas s " dis2i dis2inu" nu"end endo o la 7eter 7eterog ogen eneid eidad ad estruct estr uctural ural!! el recocid recocido o contrib contribu"e u"e a 2e$orar 2e$orar las propied propiedade ades s de plastici plasticidad dad " visco vis cosid sidad ad en co2pa co2para ració ción n con con las las obten obtenida idas s desp después ués de 5und 5undido ido 5or$a 5or$ado do o la2inado( El proceso de Recristianización re6uiere elevar la te2peratura por deba$o del cual no se dar3 el proceso de recristianización! 2as esta te2peratura no es un va valo lorr de5i de5ini nido do sino sino una una te2p te2per erat atur ura a apro aproDi Di2a 2ada da 6ue 6ue reci recibe be el no2b no2bre re de #e2peratura de recristianización de5inida co2o B8a te2peratura aproDi2ada a la 6ue un 2aterial alta2ente traba$ado en 5r4o se recristaliza por co2pleto en una 7oraF( 8a te2peratura de recristianización depende de diversos 5actores pero entre los principales tene2os% .( 8a severidad de la de5or2ación pl3stica( )( El ta2año del grano original de5or2ado pl3stica2ente( *( 8a te2peratura a la cual ocurre la de5or2ación pl3stica( :( El tie2po tie2po en el cual cual el 2etal 2etal de de5o 5or2a r2ado do pl3st pl3stica ica2en 2ente te es cale calenta ntado do para para obtener la te2peratura de recristianización( 1( 8a presencia de ele2entos disueltos en el 2etal(   Gbsé Gbsérve rvese se 6ue 6ue a 2a"or 2a"or cant cantida idad d de de5or de5or2ac 2ació ión n previ previa! a! 2eno 2enorr ser3 ser3 la te2peratura necesaria para iniciar el proceso de la recristianización debido a la 2a"o 2a "orr dist distor orsi sión ón " a la 2a"o 2a"orr ca cant ntid idad ad de ener energ4 g4a a inte intern rna a disp dispon onib ible le(( Si au2en au 2enta ta2os 2os el tie2po tie2po de recoc recocido ido logra lograre re2os 2os dis2in dis2inuir uir la te2pe te2perat ratura ura de recristianización( Si la intensidad del traba$o en 5r4o es si2ilar en dos 2uestras a6uella 6ue presente los granos 23s 5inos introducir3 un 2a"or endureci2iento porr de5o po de5or2 r2ac ació ión n en el 2eta 2etall " por por lo tant tanto! o! 2eno 2enorr se ser3 r3 la te2p te2per erat atur ura a de recristianización 6ue en a6uella de grano 2a"or(

Crecimiento de grano

  El creci2iento del del grano ocurre debido al proceso de coagulación " reorientación de los granos ad$untos " esto es 5unción del tie2po " la te2peratura( te2peratura( Con5or2e la te2peratura au2enta! la rigidez de la red dis2inu"e produciendo un incre2ento en la rapidez de creci2iento del grano( 8os granos grandes tienen 2enor energ4a libre 6ue los de ta2año 2enor( Esto est3 asociado con la 2enor cantidad de 3rea

 

de 5rontera de grano " est3 relacionada con la 5uerza 6ue i2pulsa el creci2iento del grano(   =i =ic7o c7o lo lo anteri anterior or el ta2añ ta2año o 5inal 5inal del del grano grano estar estar3 3 deter deter2in 2inad ado o por los los par32etros de la energ4a libre del grano " el grado de rigidez de la red cristalina( Por tanto! la nucleación " el posterior creci2iento del grano co2prendidos en el pr proc oces eso o de reco recoci cido do ser3 ser3n n los los 5act 5actor ores es a co cont ntro rola larr pa para ra la obte obtenc nció ión n de propiedades ulti2as acorde con las necesidades( Si se 5avorece una nucleación r3pida " un creci2iento lento se obtendr3 co2o resultado un 2aterial de grano 5ino con el incre2ento en la tenacidad o resistencia al i2pacto con el au2ento en la dureza en ca2bio! si la nucleación es lenta " el creci2iento del grano es r3pido en ta2año del grano ser3 grueso con el resultado de 6ue el 2etal dis2inu"e su tenacidad " su 2a6uinabilidad " en ca2bio au2enta su ductilidad(

i!erencias entre el trabajo en caliente y el trabajo en !r"o#

  El traba$o traba$o en 5rio actúa actúa por un un 5enó2eno co2ple$o de de desliza2iento! desliza2iento! bien bien solo o ac aco2p o2pañ añado ado del del 2aclad 2aclado o dentr dentro o de los los gran granos os " 2ovi2i 2ovi2ien ento to entre entre es estos tos!! acusando sie2pre una alteración de la estructura cristalina! au2ento 2ani5iesto de la dureza " de la resistencia a tracción a eDpensas de la ductilidad " tenacidad! " dis2inución de la 5acilidad de traba$o( Si el traba$o en 5rio no es eDcesivo! se puede pu eden n cons consegu eguir ir venta$ venta$as as en la resist resistenc encia ia a tracci tracción ón!! aun aun conse conserv rvand ando o la tenacidad( Para la 2a"or4a de los 2etales! la cantidad de energ4a consu2ida para producirr una dis2inución del grosor! o ca2bios deter2inados produci deter2inados de una sección! por  tr trab aba$ a$o o en 5r 5rio io!! es rela relati tiva va2e 2ent nte e gran grande de " au2e au2ent nta a co cont ntin inua ua2e 2ent nte e con con la de5or2ación(   8a di5erencia di5erencia caracter4 caracter4stica stica de las dos operaciones operaciones de traba$o en caliente caliente " en en 5r 5rio io estr estrib iba a en 6ue 6ue cuan cuando do el 7ec7 7ec7ur urad ado o se real realiz iza a por por deba deba$o $o de cier cierta ta te2peratura critica te2peratura de au2entan sencilla2ente las propiedades de >la dureza " resistencia resisten ciarecristianización@! a tracción tracción " si2ult3nea2ente si2ult3n ea2ente dis2inu"en dis2inu"en las propiedades el3sticas! lo 6ue li2ita la eDtensión de la de5or2ación 2ientras 6ue si el 7ec7urado se realiza por enci2a de la te2peratura 24ni2a en 6ue se aprecian los e5ectos del recocido! el 2etal no su5re una 2arcada alteración en sus propiedades 2ec3nicas(