Presentacion uni 1 para las curvas .pptx

suerte

1. 1.6 Factores que afectan la forma y posici ó n de las curvas en los diagramas TTT. UNIDAD 1.- FUNDAMENTOS DE TRATAMIENTOS T É RMICOS.

2. Las tres zonas como desarrollo de las reacciones fundamentales de la transformaci ó n de la austenita: zona perl í tica, zona bain í tica, y zona martens í tica, resultan fuertemente alteradas por diversos factores que influyen sobre las curvas TTT, desplazando las mismas hacia la derecha o hacia la izquierda en el diagrama, es decir, retardando o adelantando las transformaciones isot é rmicas, tanto perl í ticas como bain í ticas, o desplazando hacia arriba o hacia abajo las l í neas de principio y fin de la transformaci ó n martens í tica.

3. La forma y posici ó n de las curvas en los diagramas de Transformaci ó n Isot é rmica (TTT) est á n influenciadas principalmente por tres factores clave: la composici ó n qu í mica, el tama ñ o de grano de austenita y la homogeneidad de la austenita.

4. FACTORES INTR Í NSECOS

5. Composici ó n Qu í mica La composici ó n qu í mica es el factor m á s influyente. La adici ó n de elementos de aleaci ó n a un acero al carbono (como n í quel, cromo, molibdeno, y manganeso) afecta la difusi ó n at ó mica, lo que a su vez altera la cin é tica de la transformaci ó n.

6. Efecto: Los elementos de aleaci ó n retardan la transformaci ó n de la austenita a perlita y bainita. Resultado en el Diagrama TTT: Las curvas se desplazan significativamente hacia la derecha (hacia tiempos m á s largos) y el "punto de nariz" se mueve hacia abajo (a temperaturas m á s bajas). Este efecto es crucial para la templabilidad del acero, ya que permite que la pieza se enfr í e lo suficientemente lento para evitar la formaci ó n de perlita y obtener martensita.

7. Elementos Alf á genos (Formadores de Ferrita) Son elementos que estabilizan la estructura de la ferrita (α). Esto significa que prefieren disolverse en la red cristalina c ú bica centrada en el cuerpo (BCC) de la ferrita. Efecto en el diagrama de fases: Expandan la regi ó n de la fase alfa y reducen la regi ó n de la austenita. A menudo crean lo que se conoce como un "bucle gamma", donde la austenita solo existe en un rango limitado de temperaturas. Si se a ñ aden en grandes cantidades, pueden eliminar por completo la fase austenita.

8. Ejemplos comunes: Cromo (Cr), Molibdeno (Mo), Vanadio (V), Silicio (Si), Tungsteno (W), Aluminio (Al). Estos elementos son esenciales para crear aceros inoxidables ferr í ticos y martensiticos, y en la producci ó n de aceros para herramientas de alta velocidad.

9. Elementos Gamm á genos (Formadores de Austenita) Son elementos que estabilizan la estructura de la austenita (γ). Prefieren disolverse en la red cristalina c ú bica centrada en las caras (FCC) de la austenita. Efecto en el diagrama de fases: Expandan la regi ó n de la fase gamma y reducen la regi ó n de la ferrita. En suficiente cantidad, pueden hacer que la austenita sea estable a temperatura ambiente.

10. Ejemplos comunes: N í quel (Ni), Manganeso (Mn), Carbono (C), Nitr ó geno (N), Cobre (Cu), Cobalto (Co). Estos elementos son cruciales en la producci ó n de aceros inoxidables austen í ticos (como los de la serie 300) y en la mejora de la templabilidad. La diferencia clave es que los elementos alf á genos reducen el rango de existencia de la austenita, mientras que los elementos gamm á genos lo aumentan.

11. Alfagenos Principales Los principales elementos alf á genos, que estabilizan la fase ferrita (α) en el acero, son: Cromo (Cr): Es el principal formador de ferrita y es esencial en los aceros inoxidables ferr í ticos y martens í ticos. Molibdeno (Mo): Un potente estabilizador de la ferrita que, adem á s, mejora la templabilidad y la resistencia a altas temperaturas. Silicio (Si): Un elemento com ú n que estabiliza fuertemente la fase alfa.

12. Gammagenos Principales N í quel (Ni): Es el elemento gamm á geno m á s potente y es crucial para producir aceros inoxidables austen í ticos, ya que estabiliza la austenita a temperatura ambiente. Manganeso (Mn): Es un fuerte estabilizador de la austenita y tambi é n mejora la templabilidad. Carbono (C): A pesar de ser un elemento intersticial, es un potente gamm á geno que expande la regi ó n de la austenita. Nitr ó geno (N): Similar al carbono, el nitr ó geno es un fuerte estabilizador de la austenita, aunque es menos com ú n como elemento aleante principal.

13. Reacciones isotérmicas Gammagenos: A quellos que se disuelven preferentemente en la austenita como son el N í quel y el Manganeso, que expanden por tanto el campo de existencia de la austenita desplazando hacia abajo las isotermas. Alf á genos: se disuelven preferentemente en la fase α (Ferrita), son por ejemplo el Cromo, el Molibdeno, el Vanadio y el Wolframio; y desplazan las isotermas hacia arriba

14. Carbur í genos: son elementos (habitualmente Alf á genos) que tienden a formar carburos. Producen una segunda zona de temperaturas de transformaciones r á pidas al nivel de la transformaci ó n de la austerita en bainita.Todos los elementos de aleaci ó n, excepto el cobalto, aumentan los tiempos de transformaci ó n isoterma de la austenita.

15. El CONTENIDO EN C de la aleaci ó n (C es gammageno, por tanto amplia el campo de estabilidad de γ): a mayor contenido mayor ser á el desplazamiento hacia la derecha de las curvas inicial y final de transformaci ó n; y hacia abajo las isotermas que indican el principio y el fin de la transformaci ó n martens í tica.

16. Para aceros hipoeutectoides, las transformaciones perl í ticas y bain í ticas, se retrasan al aumentar el contenido en carbono. Los aceros eutectoides presentan una curva perl í tica m á s alejada del origen de tiempos que la curva perl í tica de los aceros tanto hipo como hipereutectoides. En é stos la cementita proeutectoide formada acelera, por nucleaci ó n heterog é nea, la aparici ó n de los g é rmenes de cementita rectores de la transformaci ó n perl í tica. Luego las curva TTT se desplazan hacia la izquierda

17. La tercera curva en los diagramas TTT de aceros hipo e hipereutectoides representa la formaci ó n de una fase proeutectoide que ocurre antes de la transformaci ó n a perlita. En un acero de composici ó n eutectoide (0. 8 % de carbono), la austenita se transforma directamente en perlita. Sin embargo, en aceros con composiciones diferentes, la transformaci ó n ocurre en dos etapas.

18. En Aceros Hipoeutectoides (menos de 0 .8 % C) La tercera curva, ubicada a la izquierda y a temperaturas m á s altas, marca el inicio de la formaci ó n de la ferrita proeutectoide a partir de la austenita. Esta fase se forma en los l í mites de grano de la austenita. Solo despu é s de que se ha formado una cantidad suficiente de ferrita, el resto de la austenita alcanza la composici ó n eutectoide y comienza a transformarse en perlita (lo que marcan las otras dos curvas).

19. En Aceros Hipereutectoides (m á s de 0. 8 % C) De manera similar, la tercera curva marca el inicio de la formaci ó n de la cementita proeutectoide a partir de la austenita. Esta fase tambi é n se forma en los l í mites de grano. La transformaci ó n a perlita ocurre una vez que la austenita restante ha alcanzado la composici ó n eutectoide.

20. Extrínsecos

21. Tama ñ o de Grano de Austenita El tama ñ o de los granos de austenita antes de la transformaci ó n afecta la cantidad de sitios de nucleaci ó n disponibles para las nuevas fases. Los l í mites de grano act ú an como sitios preferenciales para la nucleaci ó n. Efecto: Un tama ñ o de grano de austenita m á s fino aumenta el á rea total de los l í mites de grano. Resultado en el Diagrama TTT: La nucleaci ó n es m á s r á pida, lo que acelera la transformaci ó n. Las curvas del diagrama TTT se desplazan hacia la izquierda (hacia tiempos m á s cortos).

22. Parece razonable que suceda as í porque los g é rmenes rectores de la perlita —la cementita—, o en su caso de la bainita, la ferrita—, se forman preferentemente en las juntas de grano. Por consiguiente, cuanto m á s grande sea el di á metro de grano austen í tico menor es el n ú mero de juntas de grano existentes (menor el n ú mero de lugares aptos para la nucleaci ó n) y mas tarde comenzar á n las transformaciones en las zonas perl í tica y/o bain í tica

23. En cuanto a la transformaci ó n martens í tica, cuando el tama ñ o del grano austen í tico del acero es muy fino, la temperatura Ms generalmente disminuye. Las numerosas juntas de grano parecen oponer un obst á culo a la formaci ó n de martensita

24. Homogeneidad de la Austenita La distribuci ó n uniforme de los elementos de aleaci ó n y del carbono en la austenita antes del enfriamiento es cr í tica. Efecto: Una austenita inhomog é nea puede tener zonas con diferentes concentraciones de elementos, lo que lleva a variaciones locales en la temperatura de inicio de la transformaci ó n.

25. Resultado en el Diagrama TTT: La transformaci ó n no ocurre uniformemente. Las curvas del diagrama TTT se hacen m á s anchas o "difusas", ya que las transformaciones comienzan y terminan en diferentes momentos en distintas partes del material.

26. FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LAS CURVAS TTT Influencia de la temperatura de austen í zaci ó n.

27. La temperatura de austenizaci ó n tiene una doble influencia en el retraso cin é tico de las transformaciones. Por una parte, si el acero no presenta inhibici ó n al crecimiento de grano, el aumento de temperatura produce un aumento del tama ñ o de grano austen í tico, con las consecuencias ya se ñ aladas: retraso en la cin é tica de las transformaciones y desplazamiento de la curva TTT hacia la derecha (en el sentido de los tiempos crecientes).

28. Por otra parte, si la temperatura de austenizaci ó n es muy elevada, la austenita al homogeneizarse en composici ó n qu í mica se hace m á s estable, y por ello tambi é n se retrasan las transformaciones perl í tica y bain í tica: una austenita inhomog é nea presenta mayor probabilidad de que, en determinados puntos de su masa, las reacciones perl í ticas y bainiticas se inicien prontamente

29. Tiempo de la austenización El tiempo de austenizaci ó n es crucial porque afecta la homogeneidad y el tama ñ o de grano de la austenita, lo que a su vez modifica la posici ó n y forma de las curvas TTT.

30. Efecto de un Tiempo de Austenizaci ó n Incompleto Si el tiempo es demasiado corto, la transformaci ó n de la microestructura a austenita puede ser incompleta. Los carburos y los elementos de aleaci ó n no se disuelven completamente ni se distribuyen de manera uniforme. Esto crea una austenita heterog é nea, lo que hace que las curvas del diagrama TTT sean err á ticas y poco confiables para predecir el comportamiento del acero.

31. Efecto de un Tiempo de Austenizaci ó n Excesivo Si el tiempo de austenizaci ó n es demasiado largo, se produce un crecimiento excesivo de los granos de austenita. Este es el efecto m á s notable y predecible en los diagramas TTT.

32. Menos Sitios de Nucleaci ó n: Los l í mites de grano de la austenita son los sitios preferidos para la nucleaci ó n de las fases de transformaci ó n por difusi ó n, como la perlita y la bainita. A medida que los granos crecen, la superficie total de los l í mites de grano por unidad de volumen disminuye.

33. Curvas Desplazadas a la Derecha: La menor cantidad de sitios de nucleaci ó n retrasa las transformaciones de perlita y bainita. Esto hace que las curvas de inicio y fin de la transformaci ó n en el diagrama TTT se desplacen notablemente hacia la derecha, lo que significa que la transformaci ó n tarda m á s en comenzar.

34. ¿ Qu é elementos desplazan las l í neas MS y MF hacia abajo y hacia arriba? La gran mayor í a de los elementos de aleaci ó n que se a ñ aden al acero, incluyendo el carbono, manganeso, n í quel, cromo y molibdeno, tienen el efecto de reducir las temperaturas Ms y Mf . Esto ocurre porque estos elementos se disuelven en la austenita y aumentan su estabilidad termodin á mica. Para forzar la transformaci ó n a martensita (que es un proceso sin difusi ó n), el acero debe enfriarse a una temperatura m á s baja para superar la barrera energ é tica. El carbono es el elemento con el efecto m á s potente y dr á stico en la reducci ó n de las temperaturas Ms y Mf.

35. Solo unos pocos elementos de aleaci ó n tienen el efecto de elevar las temperaturas Ms y Mf, es decir, hacen que la transformaci ó n martens í tica ocurra a una temperatura m á s alta. Los ejemplos m á s notables son: Cobalto (Co): Desestabiliza la austenita, promoviendo la transformaci ó n a martensita a temperaturas m á s elevadas. Aluminio (Al): Tambi é n tiene un efecto elevador en la temperatura Ms, aunque en menor grado que el cobalto.

36. Analice el efecto del Carbono y los elementos aleantes sobre la posici ó n y forma de las curvas y l í neas en los diagramas TTT. El carbono es el elemento m á s potente que afecta la posici ó n de las curvas.

37. Desplazamiento de Curvas (Perlita y Bainita): El carbono es un elemento intersticial que ralentiza dr á sticamente la difusi ó n de los á tomos de hierro. Para que la austenita se transforme en perlita o bainita, se requiere la reordenaci ó n de los á tomos de carbono. Al retardar este proceso, las curvas de inicio y fin de la transformaci ó n se desplazan significativamente hacia la derecha (hacia tiempos m á s largos) en el diagrama TTT.

38. L í neas Ms y Mf: El carbono tiene un efecto muy fuerte al bajar las temperaturas Ms (inicio de la martensita) y Mf (final de la martensita). Esto se debe a que los á tomos de carbono se disuelven en la austenita y causan una distorsi ó n en la red cristalina, lo que hace que la transformaci ó n a martensita sea m á s dif í cil y requiera una temperatura m á s baja para iniciarse.

39. Efecto de los Elementos Aleantes Desplazamiento de Curvas (Perlita y Bainita): Al igual que el carbono, los elementos aleantes ralentizan la difusi ó n, lo que desplaza las curvas de perlita y bainita hacia la derecha. Este efecto es la base de la templabilidad del acero, ya que permite que la austenita permanezca sin transformar por m á s tiempo, lo que facilita obtener martensita con velocidades de enfriamiento menos dr á sticas.

40. Separaci ó n de Curvas (Forma): Elementos como el molibdeno son particularmente efectivos en separar las curvas de la bainita y la perlita. El molibdeno retarda la formaci ó n de la bainita m á s que la de la perlita. Este "doble l ó bulo" en el diagrama permite un control m á s preciso del proceso de tratamiento t é rmico.

41. L í neas Ms y Mf: La mayor í a de los elementos aleantes, con la excepci ó n del cobalto y el aluminio, bajan las temperaturas Ms y Mf por el mismo principio de estabilizaci ó n de la austenita.

42. Efecto de los elementos aleantes en las caracter í sticas de los aceros para herramientas

43. 1.7.- Velocidad cr í tica de temple. La velocidad cr í tica de temple es la m í nima velocidad de enfriamiento que se debe aplicar a un acero para asegurar que la austenita se transforme completamente en martensita, evitando la formaci ó n de perlita o bainita.

44. ¿ C ó mo se determina? La velocidad cr í tica de temple se determina directamente a partir del diagrama TTT (Tiempo-Temperatura-Transformaci ó n) del acero. Corresponde a la velocidad de enfriamiento m á s lenta (o la l í nea de enfriamiento m á s horizontal) que no toca la "nariz" de la curva de inicio de la transformaci ó n. Si la l í nea de enfriamiento del acero toca la nariz, se formar á n otras fases (como la perlita o la bainita) y el acero no alcanzar á su m á xima dureza.

45. Diagrama de un acero Hipoeutectoide

46. Factores que la Afectan Elementos de aleaci ó n: Los elementos como el cromo, n í quel y molibdeno, al retardar la difusi ó n, desplazan las curvas TTT hacia la derecha. Esto disminuye la velocidad cr í tica de temple, permitiendo que el acero se temple incluso con velocidades de enfriamiento lentas, lo que se conoce como templabilidad. Tama ñ o de grano de austenita: Un tama ñ o de grano de austenita m á s fino aumenta la cantidad de sitios de nucleaci ó n, lo que acelera las transformaciones de perlita/bainita. Esto aumenta la velocidad cr í tica de temple, haciendo m á s dif í cil obtener martensita.

47. Explique porque el incremento del tama ñ o de grano austen í tico favorece la templabilidad de los aceros, pero que inconveniente se puede presentar. El incremento del tama ñ o de grano austen í tico favorece la templabilidad de los aceros, pero presenta el inconveniente de reducir la tenacidad y aumentar la fragilidad del material.

48. El tama ñ o de grano austen í tico influye directamente en la velocidad de las transformaciones de la austenita a perlita y bainita. Menos sitios de nucleaci ó n: Los l í mites de grano de austenita act ú an como sitios de nucleaci ó n preferenciales para la formaci ó n de fases de transformaci ó n difusiva como la perlita.

49. Retraso en la transformaci ó n: Cuando el tama ñ o de grano es m á s grande, el á rea total de los l í mites de grano por unidad de volumen disminuye. Esto significa que hay menos sitios de nucleaci ó n, lo que retarda la formaci ó n de perlita. Mayor tiempo de enfriamiento: Al retrasar la transformaci ó n, se le da al acero m á s tiempo para enfriarse, lo que permite el uso de una velocidad de enfriamiento m á s lenta para lograr una microestructura completamente martens í tica. Esto es, por definici ó n, un aumento de la templabilidad .

50. Aunque un tama ñ o de grano grande mejora la templabilidad, tiene serias desventajas en las propiedades mec á nicas finales del acero. Fragilidad: Un tama ñ o de grano de austenita grande resulta en un tama ñ o de grano de martensita grande. Las microestructuras de grano grueso son inherentemente m á s fr á giles y tienen una menor tenacidad, lo que las hace m á s propensas a la fractura.

51. Propagaci ó n de grietas: En una microestructura de grano grueso, las grietas pueden propagarse m á s f á cilmente a trav é s de los l í mites de grano, lo que reduce la resistencia a la fatiga y el impacto. Distorsi ó n: Un tama ñ o de grano grande tambi é n puede llevar a una mayor distorsi ó n y a un mayor riesgo de agrietamiento durante el proceso de templado, debido a las tensiones internas.

52. 1.8 Ensayo Jominy para determinar la templabilidad de un acero. El m é todo m á s com ú n para medir la templabilidad es el ensayo de Jominy del extremo templado. El ensayo involucra el calentamiento de un esp é cimen normal de di á metro = 1.0 pulg (25.4 mm) y longitud = 4.0 pulg (102 mm) hasta la escala de la austenita y despu é s el templado de uno de sus extremos con agua fr í a mientras se sostiene verticalmente, como se muestra en la figura 5(a)

53. La velocidad de enfriamiento en el esp é cimen de prueba disminuye con el incremento de la distancia desde el extremo que se templa. La templabilidad es indicada por la dureza del esp é cimen como una funci ó n de la distancia desde el extremo templado como se muestra en la figura 5(b).

54. Templabilidad El t é rmino templabilidad se refiere a la capacidad relativa de un acero de ser endurecido por transformaci ó n a martensita. Es una propiedad que determina la profundidad por debajo de la superficie templada a la cual el acero se endurece o la severidad del temple requerido para lograr una cierta penetraci ó n de la dureza.

55. La teor í a de Jominy expone lo siguiente: “Si dos puntos de un mismo acero de distintas probetas, tienen, enfriados desde el estado austenitico a 740 º C, la misma velocidad de enfriamiento, las durezas obtenidas son aproximadamente iguales”.

56. Jominy tomo en cuenta la citada temperatura pues est á ubicada en la zona donde la velocidad de enfriamiento tiene una acci ó n predominante sobre los resultados. De acuerdo con la teor í a expuesta se puede establecer una relaci ó n, admitiendo que la dureza y propiedades f í sicas que posee el acero luego del temple, son siempre funci ó n de las leyes de enfriamiento e independientes de la forma de la pieza y del medio de enfriamiento

57. Esto equivale a decir que si se conoce la dureza que adquiere el metal despu é s el temple, cuando el enfriamiento se ha realizado en una determinada forma, se conocer á tambi é n la de cualquier punto del mismo acero que se haya enfriado en las mismas condiciones, independientemente del medio de enfriamiento, de su posici ó n en la pieza y de la forma y tama ñ o de la misma

58. Este ensayo consiste en templar una probeta cil í ndrica de 25 mm de di á metro por 100 mm de largo. Se coloca sobre un soporte y se le arroja agua a temperatura ambiente (24 º C) en el extremo inferior, con esto se realizar á un enfriamiento de abajo a hacia arriba

59. Despu é s de esto se cortar á la probeta en secciones y se medir á la dureza a lo largo de la barra, realizando un grafico de dureza (generalmente Rockwell C) en funci ó n del largo de la barra. Estas curvas se denominan curvas de Jominy o de templabilidad. Mientras m á s inclinada sea la curva menos templable es el acero.

60. La curva de templabilidad asegura que si la dureza disminuye r á pidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero tendr á una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales ser á n de alta templabilidad, es decir, susceptibles de endurecerse r á pido cuando sufren temple.

61. Puntos importantes En vertical se presenta la dureza y en horizontal se presenta la distancia desde el extremo templado. Se observa que, a medida que nos alejamos del extremo templado, la dureza (HRC) disminuye.

62. Se puede observar que el descenso de la dureza en la curva inferior es m á s r á pido, con lo cual podemos afirmar que en ese caso, la probeta tendr á baja templabilidad, es decir, que ese acero tiene menos capacidad para transformarse en un acero de alta dureza (martensita) cuando se enfr í a r á pidamente con un l í quido (normalmente agua).

63. A que distancia se mide la dureza en las probetas est á ndar utilizadas para el ensayo Jominy Las distancias est á ndar para la medici ó n son en incrementos de 1/16 de pulgada hasta un punto donde la dureza del acero ya no cambia significativamente. Las distancias m á s comunes son: 1/16", 1/8", 1/4", 1/2", 3/4", 1" 1 1/4", 1 1/2", 1 3/4", 2"

64. Explique la raz ó n fundamental por la cual fue desarrollado el ensayo Jominy . La raz ó n fundamental por la cual fue desarrollado el ensayo Jominy fue para proporcionar un m é todo estandarizado y reproducible que permitiera medir la templabilidad (hardenability) de un acero. Antes del ensayo Jominy, los metal ú rgicos ten í an que templar piezas de prueba reales y medir la dureza en diferentes profundidades, lo que era un proceso lento, costoso y no universal. El resultado solo aplicaba a esa geometr í a espec í fica.

65. Al medir la dureza en la superficie de la probeta a distancias espec í ficas del extremo, se obtiene una curva Jominy que es una "huella dactilar" ú nica de la templabilidad de ese acero. Esta curva permite predecir el comportamiento del acero en cualquier pieza real, sin importar su tama ñ o o geometr í a, lo que simplifica enormemente la selecci ó n de materiales y el dise ñ o de procesos de tratamiento t é rmico.

66. Referencias https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografia/4-PRINCIPIOS_GENERALES_DE_LOS_TT_v2.pdf https://itchenlinea.mx/mod/resource/view.php?id=284985 https://itchenlinea.mx/pluginfile.php/427694/mod_resource/content/1/UNIDAD%201%20CurvasTTT.pdf