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Recocido

Recocido
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Concepto:Se puede entender el recocido como el calentamiento del acero por encima de las temperaturas de transformación a la fase austenítica seguida de un enfriamiento lento. El resultado de este lento enfriamiento es el de obtener un equilibrio estructural y de fase en los granos del metal.

Recocido. Todo metal que haya sido previamente trabajado en frío, sean por medio de los mecanismos de deformación plástica, por deslizamiento y por maclaje, logra alterar las propiedades mecánicas de este metal. El resultado del trabajo en frío es deformar los granos dentro del metal adicionando imperfecciones a los cristales que servirán de anclaje evitando el movimiento interplanar con el consiguiente aumento de las propiedades de dureza, la resistencia a la Tensión y la resistencia eléctrica; y, por el contrario, se disminuye la ductilidad.

Proceso

Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

Dependiendo del porcentaje de carbono; luego del recocido se pueden obtener diversas estructuras tales como Ferrita+Cementita en los aceros hipoeutectoides; Perlita en los aceros Eutectoide; y Perlita+Cementita en los aceros hipereutectoides.

El fin último del recocido del acero tiene baja dureza y resistencia. El recocido total es el proceso mediante el cual la estructura distorsionada en frío retorna a una red cuyo estado se halla libre de tensiones por medio de la aplicación de calor. Este proceso se efectúa totalmente en estado sólido y puede dividirse en las tres etapas siguientes: Recuperación, Recristalización y Crecimiento del Grano.

Recristalización

Si el calentamiento continúa, el grano original donde están presentes las dislocaciones dará lugar a granos de menor tamaño que estarán libres de imperfecciones y de esfuerzos residuales. Estos nuevos granos no presentan la forma alargada de los granos originales sino que son más uniformes en sus dimensiones.

Esta parte del proceso tiene como fin último el refinar el tamaño del grano, eliminando las tensiones internas y disminuyendo la heterogeneidad estructural, el recocido contribuye a mejorar las propiedades de plasticidad y viscosidad en comparación con las obtenidas después de fundido forjado o laminado. El proceso de recristalización requiere elevar la temperatura por debajo del cual no se dará el proceso de recristalización, mas esta temperatura no es un valor definido sino una temperatura aproximada que recibe el nombre de Temperatura de recristalización definida como "La temperatura aproximada a la que un material altamente trabajado en frío se recristaliza por completo en una hora".

La Temperatura de recristalización depende de diversos factores pero entre los principales están:

  1. La severidad de la deformación plástica.
  2. El tamaño del grano original deformado plásticamente.
  3. La temperatura a la cual ocurre la deformación plástica.
  4. El tiempo en el cual el metal deformado plásticamente es calentado para obtener la temperatura de recristalización.
  5. La presencia de elementos disueltos en el metal.

A mayor cantidad de deformación previa, menor será la temperatura necesaria para iniciar el proceso de la recristalización debido a la mayor distorsión y a la mayor cantidad de energía interna disponible.

Si aumentamos el tiempo de recocido se logra disminuir la temperatura de recristalización.

Si la intensidad del trabajo en frío es similar en dos muestras; aquella que presente el grano más fino introducirá un mayor endurecimiento por deformación en el metal y por lo tanto, menor será la temperatura de recristalización que en aquella de grano mayor.

Si la deformación en frío ocurre a una temperatura menor en una muestra que en otra, mayor será el grado de deformaciones introducidas disminuyendo efectivamente la temperatura de recristalización para cierto tiempo de recocido que en la otra muestra.

Crecimiento del grano

El crecimiento del grano ocurre debido al proceso de coagulación y reorientación de los granos adjuntos y esto es función del tiempo y la temperatura. Conforme la temperatura aumenta, la rigidez de la red disminuye produciendo un incremento en la rapidez de crecimiento del grano. Los granos grandes tienen menor energía libre que los de tamaño menor. Esto está asociado con la menor cantidad de área de frontera de grano y está relacionada con la fuerza que impulsa el crecimiento del grano. Dicho lo anterior; el tamaño final del grano estará determinado por los parámetros de la energía libre del grano y el grado de rigidez de la red cristalina.

Por tanto, la nucleación y el posterior crecimiento del grano comprendidos en el proceso de recocido serán los factores a controlar para la obtención de propiedades últimas acorde con las necesidades. Si se favorece una nucleación rápida y un crecimiento lento se obtendrá como resultado un material de grano fino con el incremento en la tenacidad o resistencia al impacto con el aumento en la dureza; en cambio, si la nucleación es lenta y el crecimiento del grano es rápido en tamaño del grano será grueso con el resultado de que el metal disminuye su tenacidad y su maquinabilidad y en cambio aumenta su ductibilidad.

Recocido total

El recocido total es el proceso consistente en calentar el acero a cierta temperatura y luego enfriar lentamente a lo largo del intervalo de transformación, preferentemente en el horno o en cualquier material que sea buen aislante al calor.

El propósito del recocido es el de refinar el tamaño del grano, proporcionar suavidad, mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas y mejorar el maquinado.

Dentro del Recocido Total, el acero es calentado aproximadamente a 100 °F por encima de la temperatura crítica manteniendo el metal por un prolongado período de tiempo. Luego, la muestra es enfriada a temperatura ambiente en un enfriamiento muy lento.

El calentamiento desde la temperatura ambiente hasta antes de llegar a la temperatura critica no ocurrirá cambios en el tamaño de los granos; pero al cruzarse la línea critica hasta por encima de 50 °F provocara que las áreas de perlita se transformen en pequeños granos de austenita por medio de la reacción eutectoide, más los granos de ferrita iniciales permanecerán invariables.

Si el acero es hipoeutectoide o hipoeutectoide la temperatura recomendada para en Recocido Total será de 50°F por encima de la temperatura crítica de la aleación.

Si se realiza el enfriamiento desde este punto, no se logrará refinar el tamaño del grano. Si se continúa el calentamiento hasta llegar a la regia austenística se logrará que los granos de Ferrita se transformen en pequeños granos de Austenita de forma tal que toda la estructura presentada será de pequeños granos austenísticos. Llevando luego este metal por medio de un enfriamiento apropiado se observará que la microestructura se encuentra presente pequeños granos de Ferrita Proeutectoide y pequeñas áreas de Perlita Laminar Gruesa; hablando siempre de los aceros hipoeutectoides.

Para los aceros hipereutectoides la microestructura durante el proceso se describe como gruesos granos austenísticos durante el calentamiento que dará lugar a la formación final de grandes áreas de formación Perlítica gruesas de tipo Laminar. Pero los espacios entre los límites de granos estarán ocupados por una red de Cementita Proeutectoide.

La presencia de esta red de Cementita debilita al acero ya que esta red es un plano de fragilidad por tanto el Recocido Total en los aceros hipereutectoide no puede tomarse como el tratamiento final para este tipo de acero; para mejorar la maquinabilidad de este tipo de acero se debe realizar el siguiente Tratamiento Térmico: La Esferoidización.

Esferoidización

Cuando un acero hipereutectoide es tratado por medio del Recocido Total, el porcentaje de Carbono que posee favorece la formación de una red Cementítica entre los límites de granos debido a la segregación que producirá en el acero una maquinabilidad deficiente y un aumento de la dureza. El Recocido de Esferoidización tendrá por finalidad mejorar la maquinabilidad del acero y la forma en que lo hace es destruyendo la red de cementita en pequeños fragmentos; este proceso favorecerá la formación de Carburo Esferoidal o globular en una matriz ferrítica. La forma esferoidal adquirida se debe a que es la forma geométrica que menor energía libre posee en relación a su entorno. Existen tres métodos utilizados para la Esferoidización de los aceros hipereutectoides dentro de la industria metalúrgica que son los siguientes:

  • Mantener durante un tiempo prolongado a una temperatura justamente por debajo de la línea crítica inferior.
  • Calentar y enfriar alternadamente entre las temperaturas que están justamente por encima o por debajo de la línea crítica inferior.
  • Calentar a una temperatura o por encima de la línea enfriar muy lentamente en horno o mantener a una temperatura justo por debajo de la línea crítica inferior.

Por el contrario si se eleva mucho la temperatura por encima de la temperatura crítica inferior no solo se despedazará la red cementítica sino también la estructura perlítica obtenida por el Recocido Total realizado anteriormente. Este tratamiento térmico puede considerarse con el tratamiento final para los aceros hipereutectoides si es deseada una estructura con mínima dureza, máxima ductilidad o una mayor maquinabilidad.

Recocido de proceso

El Recocido de Proceso es aquel utilizado en la producción de alambres y láminas de acero. En este proceso, el acero aleado es calentado igual que en el recocido total pero su enfriamiento es relativamente más rápido que en el Recocido Total. La temperatura de recocido esta entre 1000 a 1250 °F. Este proceso se aplica después del trabajado en frío y suaviza el acero, mediante la recristalización, acelerando el proceso.

A esta temperatura se realiza la descomposición austenítica, después de lo cual se realiza el enfriamiento. La ventaja de este recocido consiste en la disminución de la duración del tiempo del proceso, sobre todo para los aceros aleados, que son enfriados lentamente con el objeto de disminuir la dureza a los valores requeridos.

Otra ventaja obtenida es una estructura más homogénea, puesto que con las exposición al calor, se equilibra toda la sección y la transformación en todo el volumen del acero transcurrirá con igual grado de sobre enfriamiento.

Recocido para la eliminación de los esfuerzos

Este recocido se diferencia del Recocido Total ya que el acero es calentado hasta una temperatura mas baja (un poco más alta que la línea de temperatura eutectoide).

Para los aceros hipoeutectoides el recocido incompleto, como también se llama este proceso, se utiliza para la eliminación de los esfuerzos internos y mejorar la facilidad de elaboración por corte. Este proceso solo produce la recristalización parcial del acero a cuenta de la transformación Perlita - Austenita. La ferrita en exceso solo parcialmente pasa a la solución sólida y no se somete totalmente a la recristalización. Este proceso facilita el tratamiento mecánico en caliente de aquellos acero hipoeutectoides que no formaron un grano basto dentro de la estructura.

Fuentes