Taller de aplicación de tratamientos térmicos

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Faber Correa B. 
 
 
 
 
INGENIERIA MECATRÓNICA 
MATERIALES Y PROCESOS 2 
TALLER DE APLICACIÓN DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS 
 
1. Un eje que forma parte de una máquina, se construyó de acero 1045 y se le realizó un 
tratamiento de bonificado, siguiendo las recomendaciones de catálogo del acero y 
obteniéndose la dureza y resistencia a la tensión adecuadas. El eje se montó y se puso en 
servicio, pero el operario no aplicó el aceite de refrigeración requerido y por lo tanto, el 
eje falló por deformación plástica. Al examinar la microestructura del eje dañado, se 
obtuvo la imagen de la figura 1. Desde el punto de vista de la estructura y propiedades del 
material, dé una explicación de lo sucedido (en texto y con ayuda del diagrama Fe-C). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. 
 
2. En una empresa metalmecánica se requiere construir una pieza de acero, que tenga alta 
dureza y también buena tenacidad. Se dispone de tres aceros al carbono A, B y C cuya 
microestructura se muestra en la figura 2 siguiente: 
 
 
 
 
 
Figura 2. 
a) ¿Cuál acero A, B o C, seleccionaría para construir la pieza? Justifique su elección 
incluyendo las razones del porqué no eligió las otras. 
b) ¿Cuál tratamiento térmico propone realizar a la pieza construida con el acero 
seleccionado? Explique por qué. 
c) Suponiendo que los otros dos aceros se fueran a utilizar en otras aplicaciones 
diferentes, ¿Cuál tratamiento térmico recomienda hacerle a cada acero? ¿Por qué? 
 
3. Indique el tratamiento térmico que usted seleccionaría para cada uno de los casos 
siguientes: 
a) Para mejorar las propiedades mecánicas en resortes de ballesta, hechos de acero AISI 
5160. 
b) Para mejorar las propiedades mecánicas de un buje y aumentar la dureza superficial, si 
está hecho de acero 8620. 
 
Ferrita 
Perlita 
 
Acero A Acero B 
 
 
Acero C 
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c) Para mejorar las propiedades mecánicas de un piñón y aumentar la dureza superficial 
en los dientes, hecho de acero 4140. 
d) Para mejorar las propiedades mecánicas de un eje de acero 1020 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Con ayuda del diagrama TTT de un acero mostrado en la figura, describa el tratamiento 
isotérmico completo que se debe realizar, para obtener una dureza final de 38 HRc y la 
microestructura que se obtendrá. Dibuje la curva de enfriamiento en la misma figura, 
siendo la temperatura de austenización 760 °C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Se quiere obtener una estructura bainítica con dureza superior a 50 HRc en el acero 
anterior del punto 4, y se ha realizado el tratamiento siguiente: Austenizado a 760 °C, 
enfriamiento rápido hasta una temperatura de 400°C en un tiempo de 5 segundos, 
sostenimiento a esta temperatura durante 4 minutos y finalmente enfriamiento hasta 
temperatura ambiente. ¿Se realizó el tratamiento correcto? Justifique su respuesta y en 
caso negativo, indique los cambios que se deben realizar para obtener lo que se quiere. 
 
6. A continuación se muestra el diagrama TTT de un acero hipereutectoide con un 1.13% C: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) b) c) 
d) 
 
 
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Determinar la microestructura final (fases presentes) del acero, si se somete a los 
siguientes tratamientos térmicos: Temperatura de calentamiento 900 °C 
a) Enfriar rápidamente hasta 250°C en un tiempo de 0.3 segundos, mantener durante 16 
minutos y enfriar hasta la temperatura ambiente. 
b) Enfriar rápidamente hasta 650°C en 0.2 segundos, mantener a esta temperatura 
durante 3 segundos, enfriar rápidamente hasta 400°C, mantener a esta temperatura 
durante 25 segundos y enfriar hasta temperatura ambiente. 
c) Enfriar rápidamente a 350°C en 0.2 segundos, mantener durante 5 minutos y enfriar 
hasta temperatura ambiente. 
d) Enfriar rápidamente hasta temperatura ambiente en un tiempo de 3 segundos. 
e) Enfriar rápidamente hasta 775°C en 0.3 segundos, mantener durante 8 minutos y enfriar 
hasta temperatura ambiente. 
 
7. El diagrama TEC de un acero al carbono se ilustra en la siguiente figura: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La velocidad de enfriamiento es de 8 °C/s cuando se templa en aceite y de 50 °C/s cuando 
se templa en agua. ¿Cuál es la microestructura que se obtiene en cada caso? ¿A qué 
velocidad se enfriar el acero para obtener una microestructura de 100% martensita? 
 
8. Una pieza componente de una máquina de producción de cuadernos, falló por 
deformación plástica y se dobló. La pieza que falló era de acero bonificado y su diagrama 
TTT se muestra en la siguiente figura: 
 
 
 
 
 
 
 
Analice la situación y de acuerdo a la información suministrada, explique ¿por qué falló la 
pieza?