Diagramas TTT, CCT. Tanto en enfriamiento continuo (Continuous Cooling Transformation, CCT) como isotérmicas (Temperatura-Tiempo-Transformación, TTT). PDF

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Mediante el siguiente reporte se pretende adquirir conocimiento sobre los diagramas TTT (temperatura tiempo transformación) y CCT (transformación bajo enfriamiento continuo). Que son, sus constituyentes, la forma en que se interpretan, su aplicación y demás detalles importantes para la correcta util...

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Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia – UPTC Facultad de Ingeniería-Ingeniería Metalúrgica Laboratorio de Solidificación. Docente: MG. Humberto Alejandro Lopez Medina

GUIA: Diagramas TTT, CCT. Tanto en enfriamiento continuo (Continuous Cooling Transformation, CCT) como isotérmicas (Temperatura-Tiempo-Transformación, TTT). - No. 10 Paula A. Fernández G. Grupo 1

Introducción A través de la historia los avances y descubrimientos hechos para mejorar y crear nuevos materiales con propiedades adecuadas para cada uso e industria, llego hasta la técnica llamada tratamientos térmicos que mediante el proceso controlado que se utiliza para modificar la microestructura de materiales, como metales y aleaciones, aportar propiedades beneficiosas -mayor dureza superficial, resistencia a la temperatura, ductilidad y* fortaleza- para la vida útil de un componente, resolviendo asi problemas y necesidades contribuyendo así al desarrollo industrial y económico. Una de las principales aplicaciones de los tratamientos térmicos son la creación de metales y aleaciones resistentes a esfuerzos de flexión y torsión que requieren endurecimiento superficial y también para esfuerzos de tensión y cizalladura, en los cuales el acero necesita de endurecimiento en el núcleo. Mediante el siguiente reporte se pretende adquirir conocimiento sobre los diagramas TTT (temperatura tiempo transformación) y CCT (transformación bajo enfriamiento continuo). Que son, sus constituyentes, la forma en que se interpretan, su aplicación y demás detalles importantes para la correcta utilización de dichos diagramas.

Objetivos General Conocer y analizar los diagramas TTT y CCT Específicos    

Adquirir conocimiento sobre los diagramas TTT Y CCT. Conocer cuáles son las diferentes líneas y puntos principales estos diagramas. Adquirir conocimientos sobre la formación de las fases presentes en los diagramas TTT Y CCT. Describir y entender de forma clara y precisa en que consisten los diagramas, junto con sus componentes

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Marco Teórico

TRATAMIENTOS TERMICOS El tratamiento térmico es una combinación de operaciones que comprenden el calentamiento o enfriamiento del metal, con el fin de mejorar algunas propiedades, en relación con la condición original del material. Los propósitos generales del tratamiento térmico son: Afino de grano. Eliminación de tensiones internas. Homogeneización de las estructuras de moldeo. Cambio de estructura.

Diagrama TTT (temperatura, tiempo, transformación): Un diagrama TTT o curva S resume las posibles transformaciones de la austenita para cada acero, imprescindibles tanto para el diseño de tratamientos térmicos como para la interpretación de las microestructuras resultantes después de los mismos. Su construcción experimental se realiza mediante un determinado número de muestras de acero que, previamente austenizadas, se enfrían en baños de sales a diferentes temperaturas y tiempos determinados. La microestructura obtenida en cada una de las muestras se analiza y representa, obteniéndose así el diagrama TTT para ese acero.

Fig. 1. Descripción generalizada de los diagramas TTT y CCT

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Fig. 2. Diagrama TTT para un acero al 0.8% C

Figura 3: Microestructuras en un diagrama TTT de un acero eutectoide

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Diagramas CCT (Transformación bajo Enfriamiento Continuo): A nivel industrial, los tratamientos térmicos en su gran mayoría implican un enfriamiento continuo del material, lo que lleva a una limitación en el uso de los diagramas TTT, ya que no proporcionan información correcta en el caso de enfriamientos continuos. De aquí surge la necesidad de tener diagramas de transformación con enfriamiento continuo o curvas CCT (Continuous Cooling Transformation). El método más usual y más directo para obtener las curvas CCT es por dilatometría. La representación gráfica de las transformaciones en condiciones de enfriamiento continuo, se realiza en un diagrama temperatura contra el logaritmo del tiempo, en el cual se muestra, además: 1. Las curvas que representan gráficamente las velocidades de enfriamiento 2. La indicación sobre las curvas del porcentaje aproximado de transformación 3. La indicación de las distintas zonas de fases de acuerdo con lo siguiente: A = Austenita F = Ferrita C = Carburo M = Martensita 4. La línea punteada, de trazos cortos, que indica un 50 % de fase transformada. -Una indicación en la parte inferior del diagrama de la dureza que adquiere el metal de acuerdo a cada curva de enfriamiento. Interpretación de los Diagramas CCT: La figura 1 representa las diferentes velocidades de enfriamiento, según las cuales se enfrían muestras para obtener los diagramas CCT; las anotaciones corresponden a 9 curvas que describen: 1. Temple en agua 2. Temple en aceite 3. Enfriamiento en aire con una presión de 1 kg/cm2 4. Enfriamiento en aire con una presión de 0.5 kg/cm2 5. Enfriamiento al aire libre 6. Enfriamiento en mufla # 2 7. Enfriamiento en mufla # 3 8. Enfriamiento en mufla # 5 9. Enfriamiento en mufla # 2, abierta

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Figura 4: Diagrama CCT de un acero eutectoide

Cuestionario 1. ¿Qué entiende usted por diagrama TTT? Respuesta: Un diagrama TTT es una representación grafica de los cambios que puede tener la austenita para cada acero cuando se enfría de golpe hasta una temperatura y luego se mantiene a esa temperatura durante cierto tiempo y se vuelve a enfriar 2. ¿Qué entiende usted por diagrama CCT? Respuesta: Un diagrama CCT es la representación de los cambios ocurridos en la austenita cuando se enfría a una velocidad constante. Nos brindan información acerca de la temperatura de transformación, el tipo de microestructura, tiempo y tratamiento térmico. 3. ¿Qué entiende usted por transformación con enfriamiento continuo? Respuesta: Es un cambio que ocurre cuando se disminuye la temperatura a una velocidad constante, es decir se mantiene por ejemplo 20ºC/s de manera constante durante todo el proceso de enfriamiento. 5

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4. Analice con detenimiento un diagrama TTT y un diagrama CCT y explíquelo brevemente con sus propias palabras

Respuesta: Un diagrama TTT quiere decir temperatura, tiempo, transformación, en el cual tenemos se grafica la transformación de la austenita teniendo en el eje X el tiempo en segundos y en el eje Y la temperatura en ºC. Siguiendo la línea roja, se observa que se enfría rápidamente desde 830ºC aprox hasta los 400ºC donde se mantiene contante la temperatura durante un tiempo hasta que alcance la fase objeto y luego se enfría nuevamente de forma acelerada hasta llegar a tener martensita por completo. En un diagrama CCT las curvas punteadas están dadas por la velocidad de enfriamiento, a menor tiempo mayor es la velocidad de enfriamiento, es decir, que la velocidad disminuye de izquierda a derecha. Asi mismo según sea la curva que describa el enfriamiento se obtendrán los componentes del acero al finalizar el tratamiento

Resultados y análisis de resultados Mediante los diagramas TTT y CCT se representa la transformación de la austenita teniendo como variables la temperatura y el tiempo, de manera que se pueda analizar un enfriamiento de un acero, observando asi las fases que puede tener y realizar el determinado tratamiento térmico de acuerdo a las propiedades a obtener del acero. La diferencia entre los dos diagramas radica en que para el TTT el acero a tratar se debe enfriar rápidamente hasta una temperatura determinada y luego se mantiene constante durante el tiempo requerido para obtener la fase objeto. Por otro lado, para el CCT velocidad de enfriamiento es constante durante todo el tratamiento. 6

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Es de vital importancia tener conocimiento sobre estos diagramas debido a que son la guía para diseñar y realizar un tratamiento térmico correctamente, ya que cualquier error de diseño e interpretación pueden tener consecuencias irreversibles y económicamente costosas.

Conclusiones El diagrama TTT representa las trasformaciones de la austenita cuando se disminuye la temperatura rápidamente hasta otra que se mantiene constante durante un intervalo de tiempo.  El diagrama CCT es mucho más útil debido a que representa la transformación de la austenita al mantener constante la velocidad de enfriamiento, ya que, a nivel industrial, los tratamientos térmicos en su gran mayoría implican un enfriamiento continuo del material.  Con el diagrama CCT de un acero eutectoide se puede definir cuál es el tratamiento térmico (recocido, normalizado o temple) ideal según la necesidad 

Bibliografía  APRAIZ BARREIRO, J., Fundiciones. APRAIZ BARREIRO, J., Hierro, Aceros y Fundiciones. APRAIZ BARREIRO, J., Aceros Especiales y otras Aleaciones. -APRAIZ BARREIRO, J., Tratamientos Térmicos de los Aceros.  ASKELAND, D. R., La ciencia e ingeniería de los materiales. AVNER, S. H., Introducción a la Metalurgia Física.  CALLISTER W. D., Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales.  COCA, P.; ROSIQUE, J. Ciencia de los materiales. Teoría, Ensayo y Propiedades -FLINN, R. A.; TROJAN P. K., Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones.  FERRER GIMÉNEZ, C. Metalurgia General I. RAMOS CARPIO, M. A., Ingeniería de los Materiales Plásticos.  SHACKELFORD, J. F., Ciencia de materiales para ingenieros.  SMITH, W. F., Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales.

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