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CUESTIONARIO TERCER PARCIAL 1. ¿QUÉ ES UN TRATAMIENTO TERMICO? Un Tratamiento Térmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura; mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad conveniente. El objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales (DUREZA, RESISTENCIA Y TENACIDAD), principalmente de los aceros. 2. ¿QUE ES DUREZA? Es una propiedad mecánica de los materiales consistente en la dificultad que existe para rayar (mineralogía) o crear marcas en la superficie mediante micropenetración de una punta (penetrabilidad). En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración.

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3. DESCRIBE LAS ESCALAS DE DUREZA DE USO INDUSTRIAL 

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Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de Tungsteno. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción. Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza standard. Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición

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directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella. Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial. Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindón con un valor de 1000. Dureza Shore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de penetración como los otros. Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor. Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell. En mineralogía se utiliza la escala de Mohs, creada por el austríaco Friedrich Mohs, que mide la resistencia al rayado de los materiales.

Dureza Mineral

Composición química

1

Talco, (se puede rayar fácilmente con la uña)

Mg3Si4O10(OH)2

2

Yeso, (se puede rayar con la uña con más dificultad)

CaSO4·2H2O

3

Calcita, (se puede rayar con una moneda de cobre)

CaCO3

4

Fluorita, (se puede rayar con un cuchillo)

CaF2

5

Apatita, (se puede rayar difícilmente con un cuchillo)

Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6

Feldespato, (se puede rayar con una cuchilla de acero)

KAlSi3O8

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7

Cuarzo, (raya el vidrio)

SiO2

8

Topacio,

Al2SiO4(OH-,F-)2

9

Corindón, (sólo se raya mediante diamante)

Al2O3

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Diamante, (el mineral natural más duro)

C

4. ¿QUE ES RESISTENCIA DE MATERIALES? La resistencia de un elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo. 5. ¿QUE ES TENACIDAD? Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones. 6. ¿QUE ES FRAGILIDAD? Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de romperse o reducirse a polvo 7. ¿QUE ES MALEABILIDAD? Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de conformarse en hojas delgadas por percusión 8. ¿QUE ES DUCTILIDAD? Cualidad de un mineral relativa a la facilidad de estirarlo en forma de hilos. 9. DESCRIBE LA DIVISION DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos:

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1.º Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varían los componentes. 2.º Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes. De aquí que se llamen con más propiedad Tratamientos Termoquímicos.

10. MENCIONA LAS TRES FASES EN TODO TRATAMIENTO TÉRMICO

1.ª Calentamiento hasta la temperatura adecuada. 2.ª Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad térmica. 3.ª Enfriamiento a la velocidad adecuada.

De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos. 4

Explicación de cada una de estas fases:

Fase 1.ª Si en esta fase se llega a la temperatura de transformación superior, toda la estructura se convierte en austenita.

Fase 2.ª Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la homogeneización de la estructura. Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido haya sido el calentamiento.

Fase 3.ª Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura austenítica, si queremos que haya transformación. Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformación y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura anterior, según la composición del acero. Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo y el final de transformación es distinto, y las estructuras resultantes serán distintas aún para el mismo acero. Prof. Ing. Rubén Arias López

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Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rápidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que también se logra la transformación. Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotérmica. Las transformaciones isotérmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento contínuo, de que la estructura resulta muy homogénea, mientras que en el enfriamiento contínuo pueden resultar varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de transformación resulta una curva característica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella, todo está en forma austenita. 11. ¿QUE ES EL TEMPLADO O TEMPLE? El temple es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad. El proceso se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada de 915°C en el cual la ferrita se convierte en austenita, después la masa metálica es enfriada rápidamente, sumergiéndola o rociándola en agua, en aceite o en otros fluidos o sales. Después del temple siempre se suele hacer un revenido. 5

El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento. 12. ¿QUE ES EL REVENIDO? El revenido es un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por deformación en frío. Mejora las características mecánicas reduciendo la fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza, esto será tanto más acusado cuanto más elevada sea la temperatura de revenido. La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC.

13. ¿QUÉ ES EL TEMPLE SUPERFICIAL?

Es un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza más que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resistentes en el núcleo.

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Fase 1.ª Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia. Fase 2.ª No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización. Fase 3.ª Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia. 14. ¿QUE ES EL RECOCIDO? El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. Implica un calentamiento hasta una temperatura que permita obtener plenamente la fase estable a alta temperatura seguido de un enfriamiento lo suficientemente lento como para que se desarrollen todas las reacciones completas.

15. ¿QUE ES NORMALIZADO? El normalizado es un tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y unas características tecnológicas que se consideran el estado natural o inicial del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple. El procedimiento consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados centígrados por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipereutectoides, como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita. A continuación se deja enfriar en aire tranquilo, obteniéndose una estructura uniforme. Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneración, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente.

16. MENCIONA LOS TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

A este grupo pertenecen los tratamientos de cementación, nitruración y cianuración.

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La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia.

17. ¿QUE ES LA CEMENTACION?

Consta este tratamiento de dos fases fundamentales:

1.ª Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero a unos 900º C, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de cederlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetración, desde algunas décimas hasta 2 ó 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duración ser de pocos minutos y hasta de varias horas. Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. 2.ª La segunda fase es el temple; con él se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el núcleo permanece sin cambios. Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneración. Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono.

18. ¿QUE ES LA NITRURACION?

Es un procedimiento en el cual, por la absorción de nitrógeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja herméticamente cerrada por la que se hace circular gas amoniaco, que a 500º C cede el nitrógeno y se combina con el hierro. La operación es lenta, de 20 a 80 horas, y el espesor de la capa muy pequeño. No necesita temple posterior. El acero debe ser adecuado.

19. ¿QUE ES LA CIANURACION? Prof. Ing. Rubén Arias López

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Es una variante de la cementación y nitruración por la que las sustancias ceden nitrógeno y carbono. Se realiza con sustancias en estado líquido y tiene la ventaja de que es muy rápido. Se obtienen pequeñas penetraciones y el temple se hace aprovechando el calor de la primera fase.

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ESCALA PRINCIPAL EN MILIMETROS (CADA RAYA EQUIVALE A 1 MILIMETRO)

ESCALA VERNIER (CADA RAYA EQUIVALE A 0.1 MILIMETRO) 10

La lectura se inicia identificando cuantos milímetros o rayas paso el cero de la escala vernier en la escala principal: en este ejemplo paso 11 rayas (milímetros), posteriormente se suma que raya de la escala vernier coincide con una raya de la escala principal en este caso es la raya 4 (como cada raya equivale a 0.1 mm por lo tanto esta lectura será 0.4 mm); ahora se realiza la sumatoria: ESCALA PRINCIPAL:

11 mm

ESCALA VERNIER:

0.4 mm

LECTURA:

11.4 mm

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