MATERIALES Y TRATAMIENTOS TÉRMICOS

MATERIALES Y TRATAMIENTOS

En esta sección describiremos los materiales usados para la fabricación de los elementos del troquel progresivo así como los diferentes tratamientos a aplicar.

MATERIALES PARA FABRICACIÓN DE PIEZAS.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS.

TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS.



Los aceros están formados por aleaciones de elementos variando sus características según las proporciones de dichos elementos. A continuación describiremos las características de los principales materiales utilizados para la formación de aceros:

· CARBONO. Elemento fundamental que acompaña al hierro en los aceros. Hace que aumente la dureza y resistencia disminuyendo la ductilidad. El aumento de carbono aumenta la capacidad de temple.

· CROMO. Aumenta la dureza, resistencia y elasticidad. Material favorable para la cementación.

· MANGANESO. Favorece la forjabilidad y le resta efectos perjudiciales al azufre.

· MOLIBDENO. Facilita el temple haciendo el material resistente a altas temperaturas.

· NIQUEL. Mejora la resistencia, tenacidad y ductilidad favoreciendo el temple.

· VANADIO. Aumenta la forjabilidad, disminuyendo la capacidad de soldar.

· COBALTO. Permite que el acero conserve su dureza a altas temperaturas.

· ALUMINIO. Favorece la nitruración.

· AZUFRE. Favorece el mecanizado, perjudicando en la resistencia y tenacidad.

· FOSFORO. Favorece la colada en piezas fundidas, perjudicando en sus propiedades mecánicas.



TABLA DE EQUIVALENCIAS DE ACEROS


ESPAÑA /ALEMANIA /FRANCIA/ SUECIA /OBSERVACIONES

F-1110 / 1.1141 / XC-15 / 1370 / Buen material para soldadura

F-1140 / 1.1191 / XC-45 / 1650/ Bonificar o temple por inducción

F-1250 / 1.7220 / 35 CD 4 / 2234 / Bonificar max. 35 Hrc.

F-1280 / 1.6511 / 35 NCD / ------/ Piezas para fricción

F-5211 / 1.2379 / Z160CDV12 / 2310 / Alta resistencia al desgaste

F-5220 / 1.2510 / 90MCV5/ 2140/ Piezas que trabajan con tensiones

F-5229 / 1.2842 / 90MV8/ ------- / Tenacidad y elasticidad

F-6220/ 1.0037 / A-50 / 1312/ Fabricación de oxicortes

CHAPA AZUL/ 1.1248 / XC-70 / 1774 / Fabricación de sufrideras

CARMO/ ---------/ ------- / 2249/ Acero pretemplado a 46Hrc

GG-25 / GG-25/ FGL215HB / 0215-0/ Fundición gris para bases

GGG-60 / GGG-60/ FGS600-3/ 0732-03/ Fundición de acero. Carros-pisador







TRATAMIENTOS TÉRMICOS: TEMPLADO - REVENIDO - RECOCIDO

· A través de los tratamientos térmicos podemos modificar las propiedades de los metales, mediante alteraciones de su estructura, pudiendo así desempeñar con garantías los trabajos demandados. Las aleaciones de tipo ferroso son las que mejor se prestan a ello.

· El tratamiento térmico consiste en calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente. Los factores temperatura-tiempo deben ser muy bien estudiados dependiendo del material, tamaño y forma de la pieza. Con el tratamiento conseguiremos modificar microscópicamente la estructura interna de los metales, produciéndose transformaciones de tipo físico, cambios de composición y propiedades permitiéndonos conseguir los siguientes objetivos:

Estructura de mejor dureza y maquinabilidad.
Eliminar tensiones internas y evitar deformaciones después del mecanizado.
Estructura más homogénea.
Máxima dureza y resistencia posible.
Variar algunas de las propiedades físicas.


* TEMPLADO

El temple es un tratamiento que tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia del acero. Después del temple siempre debe de realizarse la operación de revenido.

Calentaremos el acero a una temperatura suficientemente elevada para transformarlo en austenita, seguido de un enfriamiento adecuado para transformar esta en martensita.

A continuación describiremos los diferentes elementos constituyentes de los aceros dependiendo de las temperaturas y enfriamientos a que son sometidos:

Austenita. Es una solución sólida de carburo de hierro, dúctil y tenaz, blanda y resistente al desgaste.

Bainita. Es una mezcla difusa de ferrita y cementita, que se obtiene al transformar isometricamente la austenita a una temperatura de 250º-500ºC.

Martensita. Es el constituyente de los aceros cuando están templados, en magnética y tiene una dureza de 50-60Hrc.

Ferrita. Es hierro casi puro con impurezas de silicio y fósforo(Si-P). Es el componente básico del acero.

Cementita. Es el componente mas duro de los aceros con dureza superior a 60Hrc con moléculas muy cristalizadas y por consiguiente frágil.

Perlita. Compuesto formado por ferrita y cementita.



Existen diferentes tipos de temple de los cuales describiremos los más interesantes.

Temple continuo completo. Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono inferior a 0,9%). Se calienta la pieza hasta la temperatura de temple y seguidamente se enfría en el medio adecuado (agua, aceite, sales, aire) con lo que obtendremos como elemento constituyente martensita.
Temple continuo incompleto. Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono superior a 0,9%). Se calienta la pieza hasta la temperatura indicada, transformándose la Perlita en austenita y quedando intacta la cementita. Después de enfriar, la estructura resultante estará formada por martensita y cementita.
Temple escalonado. Consiste en calentar el acero a temperatura adecuada y mantenerlo hasta que se transforme en austenita, seguidamente se enfría con una temperatura uniforme en un baño de sales hasta transformarlo en bainita.
Temple superficial. Se basa en un calentamiento superficial muy rápido de la pieza y un enfriamiento también muy rápido, obteniendo la austenización solo en la capa superficial, quedando el núcleo de la pieza blando y tenaz y la superficie exterior dura y resistente al rozamiento.


* REVENIDO

Con este tratamiento eliminamos la fragilidad y las tensiones creadas en la pieza.

Siempre hay que realizarlo después del temple.

Consiste en calentar las piezas a una temperatura inferior a la del temple, consiguiendo que la martensita se transforme en una estructura más estable, terminando con un enfriamiento rápido, dependiendo del tipo de material.

La temperatura y el tiempo de calentamiento son los factores que más influyen en el resultado del revenido.

Hay que tener muy en cuenta que el revenido es fundamental para conseguir el adecuado temple y una buena tenacidad en las piezas.

Se calienta y enfría el acero para conseguir una estructura molecular del material (temple) para posteriormente volver a calentarlo y enfriarlo modificando así la estructura anteriormente conseguida (revenido).


* RECOCIDO

El recocido se obtiene al calentar las piezas a una temperatura adecuada y enfriándolas lentamente en el mismo horno o recubriéndolas de arena o cenizas calientes.

Su función es la de afinar y ablandar el grano, eliminando las tensiones y la acritud producida por la conformación del material en frío.

Recocido de regeneración. Tiene por objeto afinar el grano de los aceros sobrecalentados.
Recocido globular. Se realiza para lograr una más fácil deformación en frío.
Recocido contra la acritud. Recuperamos las propiedades perdidas en la deformación en frío(acritud).
Recocido de ablandamiento. Ablandamos piezas templadas con anterioridad para su mecanización.
Recocido de estabilización. Elimina las tensiones de las piezas trabajadas en frío.
Recocido isotérmico. Mejoramos la maquinabilidad de las piezas estampadas en caliente.
Doble recocido. Para lograr una estructura mecanizable en aceros de alta aleación.


TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS

Cementación. Nitruración. Cianuración. Sulfinización. Carbonitruración

¨ CEMENTACION. Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de la pieza, templando dicha capa y consiguiendo solamente el endurecimiento de la capa superficial permaneciendo el núcleo sin templar. La cementación se aplica a piezas que deben de ser resistentes al desgaste y a los golpes. Dureza superficial y resistencia.



¨ NITRURACION. Consiste en enriquecer la superficie de la pieza en nitrógeno calentándola en una atmósfera especifica a temperatura comprendida entre 500 y 580 ºC, formándose una capa de muy poca profundidad pero de dureza muy superior a la capa de cementado. Durante el proceso no hay deformaciones y obtenemos una mayor resistencia a la corrosión.



¨ CIANURACION. Consiste en endurecer la superficie exterior de las piezas introduciendo carbono y nitrógeno. Posteriormente hay que templar las piezas.



¨ SULFINIZACION. Consiste en aplicar una pequeña capa superficial de aleaciones de Azufre (S) Nitrógeno (N) y Carbono (C) en aleaciones férreas y de cobre. Después de la aplicación las dimensiones de las piezas aumentan ligeramente, aumentando su resistencia al desgaste, favoreciendo la lubricación y evitando el agarrotamiento.



¨ CARBONITRURACION. Consiste en un enriquecimiento superficial simultaneo de carbono y nitrógeno en las piezas de acero. Podemos considerarlo como un tipo de cementación con adición de nitrógeno con lo que aceleramos la difusión del carbono reduciendo las deformaciones del temple y dotando a las piezas con algunas de las características típicas de la nitruración.