Optimización de la Resistencia en Aleaciones y Tratamientos Térmicos del Acero

Endurecimiento por Solución Sólida

Las aleaciones son, generalmente, más resistentes mecánicamente que los metales puros. Esto se debe a la incorporación de otros elementos que permiten aumentar su resistencia a la deformación. Cuando átomos extraños están en solución sólida en un metal puro, pueden insertarse en vacíos de la malla cristalina (átomos intersticiales) o pueden sustituir a átomos primarios.

Los campos de tensión generados interactúan con las dislocaciones, perturbando sus deslizamientos. Las impurezas se difunden de manera preferencial, enérgicamente y por espacio, en las vacancias (espacios vacíos) de las dislocaciones, formando una segregación que las inmoviliza.

Fijación o anclaje de las dislocaciones.

Cementación del Acero: Proceso, Objetivos y Aplicaciones

¿En qué consiste y cómo se realiza la cementación? ¿Cuáles son sus objetivos? ¿Qué propiedades entrega? Indique 3 ejemplos de piezas que se traten con este método.

La cementación es un tratamiento térmico superficial que aumenta la dureza superficial de una pieza de acero al difundir pequeñas capas de carbono en la superficie. Se consigue colocando las piezas en un depósito con pellets de carbono activado que rodea toda la pieza. Se sella y luego se introduce en el horno con temperaturas de 900° a 950°C, consiguiendo espesores de 0,1 mm de carbono por cada hora en la zona periférica. Con este tratamiento se logra aumentar la tenacidad y la resistencia al desgaste, ya que el núcleo permanece blando. Se realiza en aceros de bajo porcentaje de carbono (menos de 0,25%). Según sean los requisitos de dureza y resistencia mecánica, existen varios tipos de aceros adecuados para recibir el tratamiento de cementación y posterior tratamiento térmico.

Ejemplos:

• Piezas poco cargadas y de espesor reducido, de poca responsabilidad y escasa tenacidad en el núcleo.
• Piezas de gran resistencia en el núcleo y buena tenacidad. Elementos de máquinas y motores (engranajes, levas, etc.).
• Piezas para automóviles y maquinaria de gran dureza superficial y núcleo resistente. Piezas que sufren gran desgaste y transmiten esfuerzos elevados. Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Máquinas y motores de máxima responsabilidad (ruedas dentadas, etc.).

Obtención de Tenacidad y Resiliencia a partir del Ensayo de Tracción

¿Cómo se obtienen la tenacidad y la resiliencia, total y unitaria, ocupando los datos que entrega el ensayo de tracción?

De la gráfica del ensayo de tracción, el área bajo la curva representa la energía consumida por el material, indicativo de la tenacidad del material. Luego, la tenacidad en la zona elástica, denominada resiliencia, se obtiene a partir de la resiliencia unitaria (área bajo la curva elástica representada por el valor medio entre la tensión de fluencia multiplicada por la deformación de fluencia), la que al multiplicarla por el volumen inicial nos entrega la resiliencia total. Siendo el volumen inicial igual a la sección inicial por la longitud recta de la probeta.

Y la tenacidad total, que comprende el área desde que se inicia la carga hasta el punto de fractura, se obtiene a partir de la tenacidad unitaria multiplicada por el volumen inicial. Considerando que la unitaria es el resultado aproximado entre el promedio de la tensión de fluencia y la de tracción, multiplicada por la deformación de fractura.