tecnologia de materiales

1. Instituto Politécnico Nacional
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenierías Campus
Guanajuato
ActividadComplementaria
Alumnos
 Arreguín Ayala Juana Paola
 Bautista García J Jesús
 Becerra Olvera Isaac Saúl
 Cruz Vega Erick Ricardo
 Fernández Muños Oscar
 Flores Amezcua Armando Ulises
 Gómez Rojas Natalia
 González Félix Migue Enrique
 González Rivera Jorge
 Gutiérrez Gómez Francisco Manuel
 Hernández Bautista Carlos de Jesús
 Jiménez Hernández Alejandro
 Lara Conejo Jesús Alberto
 López Castellano Juan Alberto
 Mendiola Malagón Mirna Mercela
 Ortiz Reséndiz Ángel David
 Patiño Hernando Mauricio
 Rodríguez Méndez Cristian
 Rosas Iván Alonzo
 Verduzco Ramos Estefanía de Guadalupe
 Viurquis Hurtado Andrea Abigail
Profesor
 Alonso Garibay
Grupo
 5IM1
Fecha de entrega
 01/04/16

2. 1. Defina tratamiento térmico del acero.
Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento a
temperaturas y condiciones determinadas, a que se someten los aceros y otros
metales y aleaciones para darles características más adecuadas para su
empleo.
Al empezar algún tratamiento térmico se debe iniciar a la temperatura ambiente
la cual tampoco se deben introducir piezas de más de 200 mm de espesor o
diámetro en hornos cuya temperatura sea superior a los 300 grados.
La elevación de temperatura debe ser uniforme en toda la pieza y se logra
aumentando la temperatura lo más lentamente posible.
La temperatura como mínimo debe de ser un minuto por un milímetro de espesor
o diámetro de la pieza.
La temperatura máxima es indicada en las especificaciones del tratamiento
térmico que se va aplicar.
Al sobrepasar la temperatura máxima se corre el riesgo de aumentar el grado de
la pieza. Si la elevación de la temperatura sobrepasa el límite cercano al punto
de fusión los metales quedan con una estructura grosera y frágil debido a la
fusión de las impurezas que rodea los granos. El metal que se dice que es
quemado es imposible regenerarlo por ningún tratamiento.
Clasificación de los tratamientos del acero se agrupan en cinco clases
principales:
 Aceros al carbono.
 Aceros aleados.
 Aceros de baja aleación ultrarresistentes.
 Aceros inoxidables. Aceros de herramientas.
 Aceros al carbono.
2. ¿Qué es un diagrama de fases?
Gran parte de la información acerca del control de la estructura de las fases en
un determinado sistema se presenta de manera simple y concisa en lo que se
denomina un diagrama de fases, también denominado diagrama de equilibrio.
Existen tres parámetros controlables externamente que afectan la estructura de
las fases: temperatura, presión y composición. Los diagramas de fases se
construyen graficando diferentes combinaciones de estos parámetros.

3. 3. Esboce y marque con claridad las diferentes regiones de un diagrama
de fases Fe-Fe3C.

4. 4. ¿Qué es un diagrama TTT?
Los diagramas TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación) son una
herramienta que nos permite estudiar los tratamientos térmicos como el
temple.
Para obtener el diagrama TTT tomamos varias probetas iguales y las levamos
a temperaturas de austenización. Austenizamos completamente y luego
introducimos las probetas en distintos baños a distintas temperaturas. Se
mide los tiempos en función de la microestructura transformada y se observa
las estructuras a medida que transcurre el tiempo.
Inicialmente tendremos una estructura de 100% de Austenita, será el punto
de inicio de la transformación para la primera temperatura T1 elegida. Al
finalizar, luego de un determinado tiempo, la trasformación, obtendremos una
estructura de 100% de perlita gruesa.
T2<T1. Bajando a T2 repetimos el proceso, obtendremos el final Perlita fina.
T3<T2. Bando a T3 obtendremos Bainita superior y T4 Bainita inferior.
Luego si enfriamos a una determinada velocidad, a determinada temperatura,
comenzará a aparecer Martensita – Ms Martensita de inicio de transformación
(en este caso no es un enfriamiento isotérmico uniforme sino continuo). Luego
aparecerá Mf – Fin de la transformación martensítica.
Graficando temperaturas en ordenada y log de tiempo en abscisas y uniendo
los puntos iniciales y finales de la transformación, obtenemos el diagrama
TTT.
La curva izquierda del diagrama se denomina nariz perlítica, la tangente a la
nariz perlítica, representa la velocidad crítica de temple. Veamos que a
medida que la nariz perlítica se corre a la derecha, la velocidad crítica es
menor, esto implica más templabilidad.

5. 5. Esboce y marque con claridad las diferentes regiones de un diagrama
TTT para un acero simple al carbono con 0.77% de carbono
6. Describir los siguientes tratamientos térmicos de los aceros e indicar
la microestructura final: recocido total, normalizado, temple y revenido.
RECOCIDO
El tratamiento térmico del hierro y del acero conocido generalmente como
recocido puede dividirse en varios procesos diferentes: recocido total,
normalización, recocido de esferoidización, disminución de esfuerzos
(recocido) y recocido de proceso.
Recocido total
El recocido total se utiliza para ablandar completamente un acero
endurecido, por lo general, con el fin de maquinar con más facilidad los
aceros para herramientas que tienen más de 0.8 % de carbono. Los aceros
de menor contenido de carbono se recosen también con otros propósitos. El
recocido total se realiza calentando la parte en un horno hasta 50 °F (28 °C)
arriba de la temperatura crítica superior y luego enfriándola muy lentamente
en el horno o en un material aislante.

6. Por medio de este proceso, la microestructura se vuelve perlita y ferrita
gruesa, la cual es bastante blanda para maquinarse. Es necesario calentar a
una temperatura más alta que la crítica, como en el recocido total, con el fin
de recristalizar los granos que contienen los carburos de hierro (perlita y
martensita) en aceros de bajo carbono y volver a formar los nuevos granos,
completamente blandos a partir de los antiguos duros. Sin embargo, los
granos de ferrita tensionados y deformados recristalizarán por debajo de la
temperatura crítica a alrededor de 900 °F (482 °C) y se transformarán en
granos completamente blandos.
La imagen de la microestructura se muestra a continuación:
NORMALIZADO
El normalizado consiste en calentar rápidamente el material hasta una
temperatura crítica (30–50ºC por encima de A3 o Am), manteniéndose
durante un tiempo en ella. El enfriamiento posterior se realiza al aire, dando
lugar a la recristalización y afino de la perlita.
En el caso de los aceros con bastante contenido en carbono y mucha
templabilidad, este tratamiento puede equivaler a un temple parcial, donde
aparezcan productos perlíticos y martensíticos.
Para aceros con bajo contenido de carbono no aleados no existe mucha
diferencia entre el normalizado y el recocido.
Cuando se trata de aceros de contenido medio en carbono (entre 0.3 –
0,5%C) la diferencia de propiedades es mayor que en el caso anterior; en
general, el proceso de normalizado da más dureza.
Objetivo del normalizado:
Mediante este proceso se consigue:
· Subsanar defectos de las operaciones anteriores de la elaboración en
caliente (colada, forja, laminación,…) eliminando las posibles tensiones
internas.
· Preparar la estructura para las operaciones tecnológicas siguientes (por
ejemplo mecanizado o temple). Se consigue que la estructura interna del
acero sea más uniforme y aumentando la tenacidad.
Micro estructura del normalizado y recocido:

7. TEMPLADO
Definimos temple como el tratamiento térmico del acero en el que se le
confiere mayor dureza y resistencia a la tracción y elasticidad, mediante un
enfriamiento rápido con una velocidad mínima llamada "crítica" en un medio
de enfriamiento, tras haberlo calentado a temperaturas superiores a la crítica.
Con el calentamiento de transforma toda la masa en austenita y después,
por medio del enfriamiento rápido, la austenita se convierte en martensita,
que es la microestructura de mayor dureza que puede alcanzar el acero.
La velocidad crítica de los aceros al carbono es muy elevada. Los elementos
de aleación disminuyen en general la velocidad crítica de temple y en algunos
tipos de alta aleación es posible realizar el temple al aire. A estos aceros se
les denomina "autotemplantes". El templado del acero se realiza en tres
escalones: calentamiento a temperatura de temple, detención a esta
temperatura y enfriamiento rápido. El temple se consigue al alcanzar la
temperatura de austenización y además que todos los cristales que
componen la masa del acero se transformen en cristales de austenita, ya que
es la única estructura constituyente del material que al ser enfriado
rápidamente se transforma en martensita, estructura que da la máxima
dureza a un acero hipoeutectoide.
Los aceros inferiores a 0,3% de carbono no toman temple debido a que al
ser enfriados rápidamente de la temperatura de austenización fijan
estructuras no martensíticas como por ejemplo: Perlita y Ferrita. La
temperatura de austenización es variable, dependiendo del porcentaje de
carbono que contenga el acero. De acuerdo con un diagrama de nombre
Hierro Carbono se distingue una zona llamada hipoeutectoide a la cual
pertenecen los aceros de porcentajes de carbono inferiores al 0,83% hasta
0,008% y otra superior a estas de nombre hipereutectoide.
Factores que influyen en la práctica del temple
 El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que
aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de
enfriamiento.
 La composición química del acero: en general los elementos de
aleación facilitan el temple.

8.  El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del
temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso.
 El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es
aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la
crítica. Los medios más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de
Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros
hidrosolubles. Los tipos de temple son los siguientes: temple total o
normal, temple escalonado martensítico o "martempering", temple
escalonado bainítico o "austempering", temple interrumpido y
tratamiento subcero.
REVENIDO
Los aceros, después del proceso de temple, suelen quedar frágiles para la
mayoría de los usos al que van a ser destinados. Además, la formación de
martensita da lugar a considerables tensiones en el acero.
Por esta razón, las piezas después del temple son sometidas casi siempre a
un revenido (al conjunto de los dos tratamientos también se le denomina
"bonificado"), que es un proceso que consiste en calentar el acero a una
temperatura inferior a la temperatura crítica seguido de un enfriamiento
controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en
tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que pueden
generar deformaciones.
Cuando se pretenden los dos objetivos, se recurre al doble revenido, el
primero con enfriamiento rápido y el segundo con enfriamiento lento hasta -
300 ºC. En general los fines que se consiguen con este tratamiento son los
siguientes:
 Mejorar los efectos del temple, llevando al acero a un estado de mínima
fragilidad.
 Disminuir las tensiones internas de transformación, que se originan en
el temple.
 Modificar las características mecánicas, en las piezas templadas
produciendo los siguientes efectos:
o Disminuir la resistencia a la rotura por tracción, el límite elástico
y la dureza.
o Aumentar las características de ductilidad y las de tenacidad.
Los factores que influyen en el revenido son los siguientes:
 La temperatura de revenido sobre las características mecánicas.
 El tiempo de revenido (a partir de un cierto tiempo límite la variación es
tan lenta que se hace antieconómica su prolongación, siendo preferible
un ligero aumento de temperatura de revenido).
 La velocidad de enfriamiento (es prudente que el enfriamiento no se
haga rápido).
 Las dimensiones de la pieza (la duración de un revenido es función
fundamental del tamaño de la pieza recomendándose de 1 a 2 horas
por cada 25mm de espesor o diámetro).

9. La temperatura de revenido varía con el tipo de acero y el empleo y tipo de
solicitaciones que haya de soportar la pieza. De una manera general cabe
indicar los intervalos siguientes:
La duración del revenido es de gran importancia para que las
transformaciones deseadas puedan producirse con seguridad.
Generalmente es de 1 a 3 hrs.
Microestructura del acero templado y templado + revenido
7. ¿Qué es el endurecimiento por precipitación?
El tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación pretende aumentar la
resistencia y dureza de una aleación mediante la formación de precipitados finos
a partir de una solución sólida. El cambio de las propiedades mecánicas de debe
generalmente a cambios de fase que se evidencian en la formación de
precipitados pero nunca involucran el cambio en la composición química del
material.
Este tratamiento consiste en 3 etapas:
1. Solubilización: se realiza un calentamiento para producir una solución
sólida homogénea que contenga la máxima cantidad práctica de
elementos solubles endurecedores en la aleación.
2. Templado: enfriamiento rápido de la aleación para preservar una solución
sólida sobresaturada que contenga los átomos del soluto y mantenga un
cierto número de vacantes en la red cristalina que favorezcan el proceso
de difusión durante el envejecimiento.
3. Envejecimiento: consiste en un proceso difuso activado a una temperatura
determinada, en que los átomos del soluto difunden formando
precipitados endurecedores. Cuando el proceso de precipitación se
realiza a temperatura ambiente se denomina envejecimiento natural, y

10. cuando se emplea una temperatura superior a la del ambiente pero inferior
a la solubilización sólida se conoce como envejecimiento artificial.
8. ¿Se le puede dar tratamiento térmico a un acero inoxidable? Justifique
su respuesta.
Tratamiento térmico: aceros inoxidables.
Los tratamientos térmicos en aceros inoxidables se realizan para producir
cambios en las condiciones físicas, propiedades mecánicas, nivel de tensiones
residuales y restaurar la máxima resistencia a la corrosión. Frecuentemente en
el mismo tratamiento se logra una satisfactoria resistencia a la corrosión y
óptimas propiedades mecánicas.
Entre las normalizaciones más consideradas se encuentran las de AISI (Instituto
Americano del Hierro y el Acero, American Iron and Steel Institute) y las de SAE
(Sociedad de Ingenieros de Automoción, Society of Automotive Engineers).
Martensíticos:
Los aceros inoxidables martensíticos, son fabriacdos con 11.5% a 18% de
cromo, junto con cantidades cuidadosamente controladas de carbono para
impartir a estos aceros la propiedad de endurecerse por tratamiento termico.
Estos aceros pueden endurecerse por tratamiento termico, conforme se aumenta
el contenido de carbono n estos aceros, se aumentan tambien las propiedades
mecanicas que pueden obtenerse por tratamiento termico. La maxima
resistencia a la corrosion en estos aceros, se obtiene cuando son templados a
su maxima dureza.

11. Los aceros inoxidables martensíticos son Ferro-Magnéticos, se forjan y trabajan
en caliente facilmente, se pueden trabajar en frio sin dificultad y pueden
maquinarse satisfactoriamente.
Ferríticos:
Los aceros inoxidables ferríticos, son fabricados con 12% a 27% de cromo, con
el carbono controlado al mas bajo porcentaje práctico, para disiminuir su efecti
nocivo en la resistencia a la corrosión. Estos aceros practicamente no se
endurecen por tratamiento termico. Estos aceros Ferro-Magnéticos, pueden
endurecerse por medio de trabajo en frío.
Los aceros ferríticos pueden ser forjados, y trabajados en caliente algo más fácil
que los aceros martensílicos y pueden ser enfriados al aire después de
trabajarlos en caliente sin el peligro de que se agrieten.
Austeníticos:
Los aceros inoxidables austeníticos, son fabricados con 16% a 26% de cromo, y
con 6% a 22% de niquel, y el contenido de carbono se encuentra presente como
elemento residual y es controlado al límite mas bajo posible. Estos aceros no
pueden endurecerse por tratamieto térmico. Los aceros inoxidables austeníticos,
tienen consideradamente mejor resistencia a la corrosión que los aceros
martensílicos y ferríticos y se caracterizan por su excelente resistencia mecánica
y ressitencia a la oxidación a alevadas temperaturas.
Estos aceros en estado recosido no son Ferro-Magnéticos, pero llegan a hacerse
parcialmente magnéticos después de trabajarse en frío.
Los aceros austeníticos pueden ser forjados, trabajados en caliente sin el peligro
que se agrieten. Para el maquinado de este ipo de acero, se requiere cortes mas
gruesos y velocidades mas bajas que los empleados en los aceros martensíticos
y ferríticos.
Una característica de la mayoría de este grupi es su seceptibilidad a la corrosión
intragranular después de prolongados calentamientos dentro de los intervalos de
temperaturas de 400°- 900°C.
Con la finalidad de evitar una corrosión intrangranular es aconsejable recocer los
aceros auteníticos a una temperatura de 1000°-1100°C con enfriamento rápido
al agua.
9. ¿Qué son los esfuerzos residuales?
En una pieza no sometida a carga externa y expuesta a una temperatura
uniforme, las tensiones internas existentes se conocen como tensiones o
esfuerzos residuales. Dichos esfuerzos se producen como consecuencia de
procesos a los cuales se somete dicha pieza, tales como soldadura, laminado,
tratamiento térmico, etc. Estos procesos pueden ser beneficiosos o
perjudiciales. Muchas veces se pretende que la pieza tenga esfuerzos
residuales de compresión, ya que al someter la pieza a tensión, esta soportará

12. los esfuerzos de manera más efectiva (muy parecido al principio del concreto
pre-tensado).
Las investigaciones han demostrado que los esfuerzos residuales y su
distribución son factores muy importantes que afectan la resistencia de las
columnas de acero cargados axialmente. Una causa muy importante de los
esfuerzos residuales es el enfriamiento desigual que sufren los perfiles
después de haber sido laminados en caliente, por ejemplo, en un perfil W los
extremos de los patines y la parte media del alma se enfrían rápidamente, en
tanto que las zonas de intersección del alma con los patines lo hacen más
lentamente. Las partes de la sección que se enfrían con más rapidez al
solidificarse resisten posteriores acortamientos, en tanto que aquellas partes
que están aún calientes tienden a acortarse aún más al enfriarse. El resultado
es que las áreas que se enfrían más rápidamente que dan con esfuerzos
residuales de compresión, en tanto que las áreas de enfriamiento más lento
quedan con esfuerzos residuales de tensión. La magnitud de esos valores
varía entre 10 y 15 ksi, En consecuencia una columna con esfuerzos
residuales se comporta como si tuviese una sección transversal más
pequeña. Otra causa de esfuerzos residuales puede ser también la soldadura.
En los cálculos los factores de seguridad utilizados son en parte para tomar
en cuenta este aspecto.
10. Explicar brevemente la diferencia entre dureza y templabilidad.
La dureza obtenible en cualquier acero está asociada con una estructura
totalmente martensítica. Esta microestructura puede obtenerse siempre que se
supriman las transformaciones controladas por difusión de la austenita
mediante enfriamientos suficientemente rápidos.
Existen varios factores que afectan las velocidades de enfriamiento a través del
material y la respuesta de un acero dado a esas velocidades de enfriamiento.
Por lo tanto, la formación de la martensita y la dureza pueden variar
considerablemente a través de una dada sección o entre secciones idénticas
fabricadas con diferentes aceros. El concepto de templabilidad (hardenability)
se asocia con estas últimas variaciones.
La templabilidad se define como “la susceptibilidad a endurecer por
enfriamiento rápido” o “como la propiedad que determina la profundidad y
distribución de la dureza producida por temple en aleaciones ferrosas”.
11. Definir y realizar un esquema de la microestructura para
martensita, perlita, bainita, cementita.
Martensita: La martensita es una estructura metaestable consistente en
una solución sólida supersaturada de carbono en alpha.
Es el nombre que recibe la fase cristalina, en aleaciones ferrosas. Dicha
fase se genera a partir de una transformación de fases sin difusión, a
una velocidad que es muy cercana a la velocidad del sonido en el
material.
Es el constituyente de los aceros templados, está conformado por una
solución sólida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita

13. y se obtiene por enfriamiento rápido de los aceros desde su estado
auténtico a altas temperaturas.
El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el
1% de carbono, sus propiedades físicas varían con su contenido en
carbono hasta un máximo de 0.7%C.
Características:
El tipo de martensita depende del contenido de C que contenga el acero:
Perlita:
Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de
cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita
tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia
a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de
perlita está formado por láminas o placas alternadas de cementita y
ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por
enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura
es más borrosa y se denomina perlita sorbítica. Si la perlita laminar se
calienta durante algún tiempo a una temperatura inferior a la crítica (723
ºC), la cementita adopta la forma de glóbulos incrustados en la masa de
ferrita, recibiendo entonces la denominación de perlita globular.
Es el microconstituyente eutectoide formado por capas alternadas de
ferrita y cementita, compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita,
contiene el 0.8 %C. Tiene una dureza de 250 Brinell, resistencia a la
tracción de 80 kg/mm2 y un alargamiento del 15%; el nombre de perlita
se debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las
perlas. La perlita aparece en general en el enfriamiento lento de la
austenita y por la transformación isotérmica de la austenita en el rango
de 650 a 723°C.

14. Si el enfriamiento es rápido (100-200°C/seg.), la estructura es poco
definida y se denomina Sorbita, si la perlita laminar se somete a un
recocido a temperatura próxima a 723°C, la cementita adopta la forma
de glóbulos incrustados en la masa de ferrita, denominándose perlita
globular.
Microestructura del acero al carbono, cristales oscuros de perlita
Bainita:
Se forma la bainita en la transformación isoterma de la austenita, en un
rango de temperaturas de 250 a 550ºC. El proceso consiste en enfriar
rápidamente la austenita hasta una temperatura constante,
manteniéndose dicha temperatura hasta la transformación total de la
austenita en bainita.
Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica de la
austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a
500°C. Se diferencian dos tipos de estructuras: la bainita superior de
aspecto arborescente formada a 500-580°C, compuesta por una matriz
ferrítica conteniendo carburos. Bainita inferior, formada a 250-400C
tiene un aspecto acicular similar a la martensita y constituida por agujas
alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos.
La bainita tiene una dureza variable de 40 a 60 Rc comprendida entre
las correspondientes a la perlita y a la martensita.
Los constituyentes que pueden presentarse en los aceros aleados son
los mismos de los aceros al carbono, aunque la austenita puede ser

15. único contituyente y además pueden aparecer otros carburos simples y
dobles o complejos.
La determinación del tamaño de grano austenítico o ferrítico, puede
hacerse por la norma ASTM o por comparación de la microfotografías
de la probeta a 100X, con las retículas patrón numeradas desde el 1
para el grano más grueso hasta el 8 para el grano más fino.
En el sistema ASTM el grosor del grano austenitico se indica con un
número convencional n, de acuerdo con la fórmula:
LogG=(n-1) log2
Donde G es el número de granos por pulgada cuadrada sobre una
imagen obtenida a 100 aumentos; este método se aplica a metales que
han recristalizado completamente, n es el número de tamaño de grano
de uno a ocho.
Forma, tamaño y distribución de los cristales o granos en la
microestructura del acero para comparación a 100X
Cementita:
Es carburo de hierro y por tanto su composición es de 6.67% de C y
93.33% de Fe en peso. Es el constituyente más duro y frágil de los
aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un
paralelepípedo ortorrómbico de gran tamaño. Es magnética hasta los
210ºC, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades
magnéticas. Aparece como:
 Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando
un red que envuelve a los granos perlíticos.
 Componente de la perlita laminar.
 Componente de los glóbulos en perlita laminar.
 Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos
(0.25% de C)
Es el carburo de hierro de fórmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 %
de hierro, es el microconstituyente más duro y frágil de los aceros al

16. carbono, alcanzando una dureza Brinell de 700 (68 Rc) y cristaliza en la
red ortorómbica.
En las probetas atacadas con ácidos se observa de un blanco brillante
y aparece como cementita primaria o proeutéctica en los aceros con
más de 0.9%C formando una red que envuelve los granos de perlita,
formando parte de la perlita como láminas paralelas separadas por otras
láminas de ferrita, se presenta en forma de glóbulos o granos dispersos
en una matriz de ferrita, cuando los aceros de alto carbono se han
sometido a un recocido de globulización, en los aceros hipoeutectoides
que no han sido bien templados
Microestructura del acero 1%C, red blanca de dementita

17. 12. Explique, utilizando un esquema, la forma en que se mide la
templabilidad en los aceros.
Método Grossman
Métodos para
determinar la
templabilidad.
Método Grossman
o diámetro crítico
ideal.
Diámetro crítico
ideal (Di):es el
diámetro de una
barra enfriasa enun
mediode temple
infinitopara la cual
se forma 50% de
martensita enel
centro.
Diámetro crítico real
(Dc):es el diámetro
de una barra enfriada
en un mediode
temple cualquiera
para la cual se forma
50% de martensita en
el centro.
El método usa barras
templadas de acerocon
diámetro entre0.5 y 2.5in,
en un mediode temple
conocido.
se cortan transversalmente
las muestras y seexaminan
metalográficamente.
la barra quecontiene 50%de
martensita enel centro
define el diametro crítico
real, Dc.
Método Jominy
Templar una probeta
estandarizada de 1'' de
diámetro y4'' de largo
desde temperatura de
austenitización.
Enfríarporsubase inferior,
la cual actúa como superficie
templante que enfría la
probeta longitudinalmente
hacia suextremosuperior
por conducción.
Obteniéndose así una
variedadde velocidadesde
enfriamiento desde la
máxima en el extremo
templado, a la mínima enel
opuesto.

18. Método Jominy

19. Elementos que afectan la templabilidad de los aceros:
 El tamaño de grano de la austenita.
 El contenido de carbono.
 Elementos de aleación.
13. ¿En qué consiste la severidad de templado?
Se llama severidad de temple al medio de enfriamiento y se designa con la letra
H, a la capacidad del medio de enfriamiento para absorber la mayor cantidad de
calor en el menor tiempo posible, como se puede mostrar en la tabla, el aceite
tiene valores de severidad más bajos ya que el aceite enfría más rápido las
piezas y al recircular el aceite es aún más rápido ya que en aceite se mantiene
frio.
La severidad del temple depende fundamentalmente de la rapidez de
enfriamiento, así es más severo un temple al agua que un temple al aceite, y
esté es más severo que un temple al aire.
14. Mencione los principales medios de temple y su respectivo coeficiente
H.

20. 15. Defina y explique apoyado de representación esquemática en qué
consisten los tratamientos térmicos de martempering y austempering,
respectivamente.
El principal objetivo del austempering es obtener un aumento de la ductilidad
y la resistencia al impacto junto a valores de dureza altos. Para los procesos
de endurecimiento de los materiales ferrosos hay dos temperaturas
importantes: primero se calienta el acero para sostenerlo a la temperatura
dentro del rango de austenización (sobre los 900 °C), y se sostiene hasta
que toda su masa alcance la temperatura. Segundo: se templa en un baño
de sales a una temperatura constante entre 270°C y 400°C, el tiempo
requerido para la transformación de bainita y finalmente se enfría hasta la
temperatura ambiente. La velocidad de enfriamiento depende del tipo de
acero y en todos los casos del tamaño y espesor de las piezas.
Una de las aplicaciones más comunes donde los expertos recomiendan
emplear el austempering es la fabricación de resortes, palas, flejes y, en
algunos casos, en piñones, ya que brinda tenacidad y capacidad de soportar
impactos, además, al lograr otorgarles a los materiales excelentes
propiedades de resortabilidad.
En el austempering se distinguen bá- sicamente tres importantes ventajas:
 Durabilidad de las piezas cuando estas están sometidas a altos impactos
 Deformaciones mínimas en el material.
 No requiere un calentamiento posterior de revenido, es decir la pieza ya
adquiere las características mecánicas de ductibilidad, resortabilidad,
resistencia al impacto y tenacidad, sin la utilización de procesos
posteriores.
 Menor grado de tensiones. Los expertos recomiendan el austempering,
sobre todo en aceros con un mejor contenido de carbono entre 0.5 y 0.9
por ciento, internacionalmente se manejan los aceros ANSI 4140, 5160,
3340.
El Martempering: Al igual que en el austempering, en este tratamiento térmico
luego que el metal o la pieza es llevada a altas temperaturas de
austenización, también se enfría en un medio por encima de la temperatura
de transformación martensítica (200°C a 220°C) la diferencia consiste en
que en vez de dejarlo por espacio de 10 a 12 horas en ellíquido, la pieza de
metal debe durar 1 o 2 horas máximo. El resultado de este proceso es una
microestructura llamada martensita y que le confiere al acero excelente
resistencia al desgaste.
Aplicaciones
Para la fabricación de engranajes del mecanismo diferencial de automóviles,
dado que para este tipo de piezas se utilizaba el proceso clásico de

21. cementación con temple en aceite, dichas piezas, fabricadas en acero
cromo-molibdeno, eran enfriadas en aceite, utilizando además un
procedimiento especial para evitar deformaciones en el material
Algunas de sus ventajas son:
 Reduce la susceptibilidad a la formación de fisuras durante el tratamiento.
 Disminuye la deformación y aumenta la resistencia al impacto, si se
compara con otros medios de temple más severos.
Limitaciones
 Espesor y la composición del acero
 Se logran durezas elevadas y por lo tanto resistencia al desgaste.
 Menor deformación en el material, comparado con el temple directo
 Tenacidad media con respecto al temple en otros medios.
Según Robledo, el proceso del martempering es muy útil para todo tipo de
acero que requiera endurecerse y al ser un tratamiento térmico que produce
menores deformaciones en el material, resulta más apropiado que practicar
el temple directo.

22. 16. Mencione los diferentes tipos de tratamiento superficial.
Tipos de tratamientos superficiales
Tratamientos mecánicos
Entre los tratamientos mecánicos más comunes están los siguientes:
 Granallado
 Impacto con chorro de arena
 Impacto con láser
 Bruñido
 Endurecimiento por explosivo
 Revestimiento mecánico
Tratamientos térmicos superficiales
Muchos tratamientos térmicos pueden hacerse a nivel superficial, cambiando las
propiedades hasta una profundidad determinada sin afectar al material del
interior de una pieza. Algunos ejemplos son: recocido, temple, revenido,
maduración y bonificado.
Revestimiento o deposición de material

23. Los procesos de revestimiento o deposiciónde material se emplean para recubrir
superficies para obtener unas características determinadas como resistencia al
desgaste o a la corrosión, o para reconstruir piezas.
La galvanoplastia y la galvanización: son procesos electrolíticos, mecánicos o de
inmersión mediante los cuales se adhiere una capa superficial de otro metal
resistente a la corrosión. El tipo de metal de la capa protectora suele dar nombre
al proceso. Por ejemplo: cincado, con zinc; cobrizado, con cobre; niquelado, con
níquel; cromado, con cromo o estañado (obtención de hojalata), con estaño.
Otros materiales que se pueden aplicar por galvanoplastia son el oro, la plata, el
platino o el rodio.
Estos mosquetones tienen una superficie en aluminio anodizado, pudiendo tener
diversos colores.
 Rociado térmico, metalizado o proyección térmica con llama.
 Deposición de vapor
 Implantación iónica
 Electrodeposición
 Electroformado
 Inmersión en baño de metal fundido
Otros procesos de revestimiento o deposición de material son:
· Revestimiento por difusión: son procesos termoquímicos como la
cementación (C), la nitruración (Ni), la cianuración (CN), la carbonitruración
(C y N) o la sulfinización (S).
· Anodizado: oxidación superficial mediante adsorción del oxígeno de una
solución ácida para generar una capa de protección formada por óxido del
metal. Este proceso se puede emplear en metales en los que la capa de óxido
del metal de la pieza constituye una barrera eficaz contra una ulterior
corrosión, como en el caso del aluminio o del titanio. Pueden usarse
colorantes orgánicos.
 Recubrimiento de conversión
 Pavonado: aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado,
compuesto principalmente por óxido férrico (Fe2O3).
 Esmaltado y recubrimiento cerámico u orgánico
 Pintura. Existen varios tipos de pintura anticorrosiva; entre los que se
encuentran aquellos compuestos con una base de minio de plomo.
 Encerado.
17. ¿Cuál es el principio en que se basa el endurecimiento superficial de
los aceros mediante carburizadoy nitrurado? Explique ambos tratamientos
termoquímicos.
La cementación o carburización, es uno de los métodos más antiguos para
producir un endurecimiento en la superficie de piezas de acero. En este
tratamiento, el metal ferroso es expuesto a una atmósfera rica en carbono

24. lo que promueve la adsorción y posterior difusión del carbono en la
superficie del metal.
La principal razón de someter a las piezas a este tratamiento, es para
endurecerlas, hacerlas resistentes al uso.
Este proceso permite obtener piezas con el corazón blando y la periferia
endurecida y se realiza cuando se requiere incrementar el contenido de
carbono en la periferia de la pieza, como consecuencia la atmósfera
reactiva (N2-MeOH) empleada en este proceso, deberá proteger al acero
de la oxidación y proveer de carbono suficiente para incrementar su
contenido en la superficie.Este incremento, se basa en la adsorción y
posterior difusión del carbono en el acero a altas temperaturas, una vez que
la penetración del carbono sea la deseada, se retira la pieza templándola o
bien normalizándola.
La nitruración es un tratamiento termoquímico de enriquecimiento
superficial, con nitrógeno y amoníaco en fase ferrítica sobre los aceros.
Esto se consigue introduciendo dentro del propio material los elementos
antes citados. Se incorpora Nitrógeno a la superficie del acero, compuesto
principalmente por fase ferrítica, mediante el calentamiento en una
atmósfera de amoníaco. El resultado es un incremento de la dureza
superficial de las piezas. También aumenta la resistencia a la corrosión y a
la fatiga. El tratamiento de nitruración ocurre a través de dos mecanismos.
Un primer tratamiento de conversión química superficial, en el que tiene
lugar la formación de una capa compuesta principalmente por nitruro de
hierro (Fe2N).
Un segundo tratamiento de difusión de Nitrógeno como solución sólida y de
combinación con algunos elementos de aleación del acero (Cromo,
Aluminio, Volframio, Molibdeno y Titanio, principalmente) para formar
nitruros finamente dispersos, conduciendo a un endurecimiento estructural.
18. Un acero 1025 debe carburizarse utilizando una atmósfera de gas que
pueda producir 1.0% C en la superficie del acero. La profundidad de capa
cementada se define como la distancia por debajo de la superficie que
contenga por lo menos 0.5% C. Si el carburizado se efectúa a 1000°C,
determine el tiempo requerido para producir una profundidad de capa
cementada de 0.01 pulg.
Primero obtenemos el coeficiente de difusión D, dada la temperatura a trabajar
Continuamos con obtener el valor de z, con la función de error y la tabla

25. Así obtenemos el valor de z que es 0.5205, convertimos 0.01 in a mm,
igualamos y despejamos el tiempo:
19. Diseñe los materiales y los tratamientos térmicos para una flecha
automotriz y su tren de engranes.

26. La norma SAE (Society of Automotive Engineers) clasifica los aceros en
distintos grupos, a saber:
 Aceros al carbono
 Aceros de media aleación
 Aceros aleados
 Aceros inoxidables
 Aceros de alta resistencia
 Aceros de herramienta, etc.
Según la SAE el acero utilizado para una flecha automotriz y su tren de
engranaje sería un acero de alta resistencia, dentro de la clasificación de la
misma se encuentran diseñados y utilizados para aplicaciones donde se
requieren resistencias a la cedencia y tensiones mayores que las que
proporcionan los aceros formables de bajo carbono.
A continuación se listan los aceros pertenecientes a esta clasificación:
 Resistencia a la abolladura (DR- dent resistant).
-Endurecimiento por horneado (BH-bake hardenable).
-Endurecimiento por horneado.
 Alta resistencia endurecimiento por solución.
 Alta resistencia baja aleación (HSLA- High Strength low alloy).
 Alta resistencia recuperación por recocido.
 Alta resistencia avanzada.
-Doble fase (DP- dual phase).
-Fase compleja (CP-complex phase).
-Plasticidad inducida por transformación (TRIP-Transformation induced
plasticity).
-Martensíticos.
En el caso de la flecha automotriz y de sus engranajes se utiliza una
transformación de tipo TRIP.
Aceros de Transformación Inducida mediante Plasticidad (aceros TRIP) La
microestructura de los aceros de Transformación Inducida mediante
Plasticidad (aceros TRIP) está constituida básicamente por cantidades

27. variables de austenita en una matriz de ferrita; además de un mínimo de 5%
en volumen de austenita retenida, están presentes fases de alta dureza,
como la bainita y la martensita en cantidades variables, mostrándose esta
estructura en forma esquemática en la figura 4.
Los aceros TRIP requieren de manera general de una permanencia
isotérmica a temperaturas intermedias lo cual produce algo de bainita,
también el contenido relativamente elevado de silicio y carbono da como
resultado cantidades significativas de austenita retenida, como se muestra
en la figura 5.
Figura 5. Procesamiento de fleje y lámina de un acero con efecto TRIP [7]
Durante la deformación plástica, la dispersión de la austenita y la bainita
crea una alta velocidad de endurecimiento por deformación tal y como
sucede en los aceros DP, sin embargo, en los aceros TRIP al deformar
plásticamente al acero, la austenita retenida se transforma progresivamente
en martensita aumentando aún más la velocidad de endurecimiento por
deformación y llevando a niveles superiores la resistencia del acero, en
consecuencia, estos aceros son más fácilmente conformables que los
aceros de fase dual, especialmente a altas coeficientes de deformación
(valores de n > 0.2) con una resistencia mecánica similar, esto se ilustra en

28. la figura 6 donde se muestra el diagrama esfuerzo deformación de
ingeniería para diferentes tipos de acero con una resistencia a la fluencia
similar.
La cantidad de deformación a la cual inicia la transformación de la austenita
en martensita puede ajustarse mediante el contenido de carbono. Con poco
carbono, la austenita inicia su transformación inmediatamente después de
la deformación, incrementando la velocidad de endurecimiento por
deformación y la facilidad de conformado durante el proceso de estampado.
Con contenidos mayores de carbono, la austenita retenida es más estable
transformándose solamente a niveles de deformación más allá que los
producidos durante su conformado. Esto es, la austenita aún existe en la
parte ya terminada, pudiéndose transformar a martensita durante una
deformación subsecuente, como un choque. Los aceros TRIP necesitan un
contenido mayor de Si y/o Al y/o fósforo que los aceros de fase dual y son
relativamente difíciles de producir.
20. Describa el proceso de calentamiento por inducción y mencione
cuáles son sus principales elementos dentro del proceso. Además,
mencione las principales aplicaciones, ventajas y desventajas.
¿Qué es el calentamiento por inducción?
El calentamiento por inducción es un proceso que se utiliza para endurecer, unir
o ablandar metales u otros materiales conductivos. En procesos modernos de
fabricación, el calentamiento por inducción ofrece una atractiva combinación de
velocidad, consistencia, control y eficiencia energética.
¿Cómo trabaja el calentamiento por inducción?
Cuando una corriente alterna se aplica al primario de un transformador, se
genera un campo electromagnético. Según la Ley de Faraday, si el secundario
del transformador se coloca dentro del campo magnético, se induce una corriente
eléctrica.
En una configuración básica de calentamiento por inducción, una fuente de
alimentación genera una corriente alterna que atraviesa un inductor

29. (normalmente una bobina de cobre) y la pieza a calentar se sitúa dentro de dicho
inductor. El inductor actúa de primario del transformador y la pieza de circuito
secundario. Cuando la pieza metálica es atravesada por el campo magnético,
se inducen corrientes de Foucault en dicha pieza.
Principales aplicaciones.
 Temple por inducción. El temple por inducción utiliza calor inducido y
enfriamiento rápido (duchado) para aumentar la dureza y durabilidad del
acero.
 Revenido por inducción. El revenido por inducción es un proceso de
calentamiento que optimiza las propiedades mecánicas, como la
resistencia y ductilidad de las piezas que ya han sido templadas
 Braseado por inducción. El braseado es un proceso para unir materiales
utilizando un material de aportación (y por lo general un anti-oxidante
llamado fluxe) para unir dos piezas de metal sin fundir los materiales de
base. Este proceso hace que el calor inducido funda la aportación y que
ésta penetre en los materiales de base por capilaridad.
 Recocido por inducción. Este proceso calienta metales que ya han sido
sometidos a un importante proceso. El recocido por inducción reduce la
dureza, mejora la ductilidad y alivia las tensiones internas.
Ventajas
 Productividad. Las tasas de productividad pueden maximizarse porque la
inducción es muy rápida: el calor se genera directa e instantáneamente
en la pieza
 Eficiencia energética. Este proceso es el único realmente eficiente desde
el punto de vista energético.
 Calidad del producto. Con inducción, la pieza tratada nunca entra en
contacto directo con llama u otro elemento de calor, el calor se induce en
la pieza directamente a través de una corriente alterna
21. ¿Cómo se relaciona la frecuencia con la profundidad de
penetración en el calentamiento por inducción?
La frecuencia está ligada íntimamente a la profundidad de la capa que se
desea templar; cuanto mayor sea ésta, menor podrá ser la frecuencia.
Es la "Profundidad de penetración" que determina la efectiva profundidad de las
corrientes parásitas en su generación de calor.
El valor de d está dado por la siguiente expresión:

30. Donde µo es la permeabilidad magnética del vacío; µ es la permeabilidad
magnética relativa de la pieza que se calienta (disminuye cuando aumenta la
temperatura);  es la resistividad de la pieza de trabajo (aumenta con la
temperatura); f es la frecuencia del campo magnético actuante producido por la
corriente que recorre la bobina inductora.
Se deduce que cuando hay condiciones iguales entre la permeabilidad y
resistividad relativa la frecuencia del campo magnético es el que inducirá a la
corriente por la Ley de Faraday y por su parte la corriente inducida producirá un
cambio de temperatura, dicha temperatura juega un rol importante ya que la
permeabilidad magnética dependerá de esa temperatura; entonces de esta
forma puede incrementarse la profundidad de penetración en la práctica del
templado.
22. Diseñe un proceso para la fabricación de una flecha de acero de
50mm de diámetro con excelente tenacidad en el núcleo y, además, muy
buena resistencia al desgaste y a la fatiga. La dureza superficial deberá
ser de por lo menos HRC 60 y la dureza a una profundidad de 1 mm por
debajo de las superficie debe ser de aproximadamente HRC 50. Describa
el proceso, dando detalles de la atmósfera para el tratamiento térmico, la
composición, temperatura y tiempos del tratamiento.
Debido a la característica que tienen el ensayo Jominy para endurecer la
superficie del material y variar la dureza del mismo a diferente profundidad se
propone el uso de un ensayo Jominy en el cual se tienen las siguientes
consideraciones:
1. La relación entre distancia y velocidad de enfriamiento es la misma para el
acero al carbono que para el acero aleado, porque la velocidad de
transferencia es casi independiente de la composición
2. A veces, la velocidad de enfriamiento térmico de la distancia Jominy: la unidad
de distancia Jominy es 1/16 pulgada=1.6 mm.
3. La velocidad de enfriamiento en el interior de la estructura de acero varía con
la posición y depende del tamaño y de la geometría de la probeta
Ahora bien lo siguiente a determinar es un material que cumpla con las
características deseadas, para ello se hace uso de gráficas con posible
candidatos de entre los cuales se selecciona el que cumpla con una dureza
superficial 50HRC y a una profundidad de 1mm una dureza de 60HRC

31. Se observa que el material que cumple es un acero aleado 8660, cuya
composición aproximada es de 0.6 % C, 0,40 a 0,70 %Cr, 0,40 a 0,60 %Ni y
0,15 a 0,30 %Mo. Esta aleación se sabe además que es de las más usadas
por tener media templabilidad. Además que se sabe que los Aceros cromo-
níquel-molibdeno se emplean para piezas de gran resistencia. Con ello se
demuestra que es adecuado el material usado
Por lo anterior el procedimiento será:
1. Previo al tratamiento se normaliza la pieza de acero 8660, calentar la pieza
entre 30 y 50 °C por encima de la temperatura crítica o bien 900ºC, sacar de
la mufla y dejar enfriar al aire libre
2. Calentar la pieza de acero 8660 hasta temperatura superior a la de fusión, en
la mufla, durante media hora, para asegurar que incluso el núcleo de la
probeta resulte austenizado
3. A continuación se transporta la probeta a un dispositivo de enfriamiento
construido también según norma. El tiempo transcurrido desde que se extrae
la probeta el horno hasta que se inicia su refrigeración no debe superar los 5
segundos
4. El chorro de agua tiene una velocidad de flujo y una temperatura especificadas
(25 ºC). De este modo, la velocidad de enfriamiento es máxima en el extremo
templado y disminuye a lo largo de la probeta
5. Una vez enfriada plenamente la probeta se trabaja con fresadora, hasta una
profundidad de 0.4 mm (para eliminar la posible de carburación superficial y
para poder medir las durezas que presenta la probeta a partir del extremo
templado
6. Se determina la dureza a lo largo de los 50 primeros milímetros de la probeta
7. Finalmente se traza una curva de templabilidad representando los valores de
dureza en función de la distancia al extremo templado para comprobar que la
fecha cumple con la dureza

32. 23. Se diseña una probeta de acero de 60 mm de diámetro para templarla.
Las durezas mínimas en la superficie y en centro deben ser de 55 y 38
HRC, respectivamente. ¿Qué acero es más adecuado: 1040, 5140, 4340,
4140, 8620, 8630, 8640 y 8660?
Empezamos por localizarnos entre los 38 y 55 HRC en la cual descartamos al
acero 1040 debido a que La templabilidad del acero al carbono 1040 es baja
porque la dureza desciende rápidamente a 30 HRC después de una distancia
Jominy relativamente corta , en cambio las disminuciones de dureza en los otros
cuatro aceros aleados son claramente más graduales , después de ese paso el
segundo es ubicar el porcentaje de martensita descartando así el acero 4340 ya
que se localiza fuera del rango de los HRC que nos pide el problema , y al final
observamos que el acero que se encuentra en el rango de mayor dureza es el
8640 por lo cual concluimos que el acero más adecuado para este temple y las
especificaciones de durezas es el acero 8640.
Bibliografía:
http://www.ecured.cu/Martensita
https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/Martensita.
htm
https://www.uam.es/docencia/labvfmat/labvfmat/practicas/practica4/fases%20d
el%20acero.htm#cementita
http://www.utp.edu.co/~publio17/aceros.htm#cementitan
http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema1.TratamientosAceros.pdf