Diagrama Hierro-Carbono y tratamientos terminos en los aceros

En esta entrada vamos a estudiar el diagrama del Fe-C que representa las transformaciones que sufren los aceros al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos —temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones— por métodos diversos.

 Pasamos ahora a clasificar los aceros en funcion del % en Carbono que contentan:

- Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %
- Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %
- Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %
- Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %
- Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %
- Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %

            En las aleaciones Fe-C pueden encontrarse hasta once constituyentes diferentes, que se denominan: ferrita, cementita, perlita, austenita, martensita, troostita sorbita, bainita, ledeburita, steadita y grafito.

-Ferrita: Aunque la ferrita es en realidad una solución sólida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequeña que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prácticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el más blando y dúctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm², llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Además de todas estas características, presenta propiedades magnéticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolución sólida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofásicos, con límites de grano más irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformación en estado sólido, mientras que la austenita, procede de la solidificación.

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:

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.   

 Austenita: Este es el constituyente más denso de los aceros, y está formado por la solución sólida, por inserción, de carbono en hierro gamma. La proporción de C disuelto varía desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este último porcentaje de máxima solubilidad a la temperatura de 1130 ºC.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningún otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723ºC. También puede obtenerse una estructura austenítica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rápidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crítica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita.

 Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austeníticos, cuya estructura es austenítica a la temperatura ambiente. La austenita está formada por cristales cúbicos de hierro gamma con los átomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305 Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm² y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnéticas.

 Martensita: Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los átomos de C pueden difundirse hacía afuera de la estructura austenítica. De este modo, los átomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformación gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleación y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habrá tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solución y, aunque tiene lugar algún movimiento local de los átomos de Fe, la estructura resultante no podrá llagar a ser BCC, ya que el carbono está “atrapado” en la solución). La estructura resultante denominada martensita, es una solución sólida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razón para la alta dureza de la martensita, ya que como los átomos en la martensita están empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformación (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansión que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformación plástica de la matriz. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporción de carbono en la martensita no es constante, sino que varía hasta un máximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecánica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza está en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecánica varía de 175 a 250 Kg/mm² y  su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Además es magnética.

 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.

 Ledeburita: La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.

 La ledeburita se forma al enfriar una fundición líquida de carbono (de composición alrededor del 4.3% de C) desde 1130ºC, siendo estable hasta 723ºC, decomponiéndose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita.

 Diagrama de la formación por enfriamiento de aceros.

Diagramas de enfriamiento "curvas S":

La curva de enfriamiento C comienza con la formación de perlita, pero el tiempo es insuficiente para que se complete la transformación de austenita a perlita. La austenita remanente que no se transforma en perlita a temperaturas superiores, se transformará en martensita a temperaturas más bajas, comenzando a 220°C. La microestructura de este acero, en consecuencia, estará constituida por una mezcla de perlita y martensita. Enfriando a una velocidad mayor que la curva E, denominada velocidad crítica de temple, se conseguirá una estructura completamente martensítica. Esto es en síntesis las transformaciones que suceden en los aceros durante los enfriamientos continuos proporcionados industrialmente.

 

 

Tratamientos termicos en los aceros:

TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO from Instituto Tecnológico de Reynosa

Desmontaje de asientos y guarnecidos

Otra de las practicas realizadas es el desmontaje del interior de un vehiculo, en este caso el Audi A4. 
Empezamos por los asientos, en el caso de los delanteros llevan un tornillo debajo de asiento, soltandole los asientos salen a carril hacia atras.
En el caso de los traseros salen en forma de L sin ningun tipo de amarre.

 

Con el coche totalmente vacio, empezamos con el desmontaje de los guarnecidos hay que empezar de la parte delantera hacia la trasera por que los plasticos estan unos encima de otros y si tiramos de los del medio, que son los que habria que sacar para sacar los cinturones, se podrian romper. Soltamos de la parte de los pedales un par de tornillos que vienen disimulados con tapas y sale el primer plastico, para la extracción de segundo nos ayudamos de retirar la goma que aisla la puerta para que no entre agua. al sacar la goma el resto de plasticos salen con ella sin mayor dificultad. desatornillamos el amarre inferior del cinturon y las guias para el mecanismo. 

 Los plasticos los retiramos y soltamos el mecanismo del cituron, quitando las guias y el tornillo superior y el pretensor. Al soltar el pretensor debemos tener cuidado con el cable que lo acciona y soltaremos el borne negativo de la bateria para minimizar riesgos. 

Para el montaje habra que tener cuidado al amarrarel cinturon de que este recto y no tenga arrugas. los plasticos del pilar entran a presion con la goma y los inferiores uno tras otro con grapas y los tornillos de la zona de los pies.

Desmontaje de paño de puerta y sistema de elevalunas

En esta entrada explicaremos como desmontar el paño de puerta y extracción del sistema de elevalunas de un audi A4.

Aqui tenemos la puerta en el estado original, para comenzar su estracción soltaremos primero dos tornillos que lleva a la altura de el asa, retirando primero un plastico que lo recubre. Tras esto retiramos otros tres tornillos que se situan en la parte inferior del paño y la parte delantera.

tras retirar el paño tenemos asi la puerta, observamos los aislantes para el sonido en amarillo y el mecanismo del elevalunas que es en X, y amarrado a una estructura que se puede retirar entera por medio de remaches.

Para sacar el marco superior y la estructura del elevalunas retiramos 5 tornillos grandes que hay alrededor de la estructura, cuatro se ven bien pero el ultimo esta escondido cerca del amarre del retrovisor. No nos olvidamos tampoco del cable del tirador de la puerta.

Aqui tenemos en el recubrimiento y el mecanismo del elevalunas

Observamos ahora el mecanismo en X del elevalunas.

Para el montaje amarramos el mecanismo del marco a los 5 tornillos que retiramos primero y conducimos el cable del tirador entre los cables para tenerlo preparado cuando coloquemos el paño.
Conectamos los cables electricos del elevalunas y del espejor.Encajamos el cable al tirador y  ponemos el paño que entra a carril desde arriba. colocamos los tronillos restantes y el recubrimiento de plastico del asa.

Lunas en el automovil.

Vamos a estudiar los distintos tipos de lunas que nos encontramos en los automoviles de hoy en dia, tanto su fabricacion como sus tipos y los metodos de fijación y sustitución.

Las lunas se componen fundamentalmente de vidrio, que esta fabricado con: Silicio, sosa y cal, básicamente, al que se le añade algun óxido en algunos casos para darle algun tono.

Dentro del autmovil las lunas se dividen a grandes rasgos en dos grupos:

Lunas templadas:
Una luna fabricada con vidrio templado está formada por una lámina de vidrio endurecida
mediante un tratamiento térmico a 600ºC, que al enfriarla bruscamente adquiere propiedades mecánicas que le dan una mayor resistencia a los golpes frente
al vidrio estándar. El vidrio templado presenta un carac-terística importante a tener en cuenta, cuando rompe lo hace en numerosos pequeños fragmentos que impiden la visibilidad a través de él, y además no opone resistencia a su penetración de forma que puede entrar en el habitáculo de pasajeros los objetos causan-tes de su rotura.
Este tipo de vidrio se utilizó inicialmente para las lunas parabrisas y el resto de lunas de los vehículos, pero debido a las buenas cualidades del vidrio laminado (resistencia y tipo de rotura) su uso ha quedado restringido a las lunas laterales, traseras y techos.

Lunas laminadas:
Una luna fabricada con vidrio laminado está formada por dos láminas de vidrio entre las cuales
se inserta una lámina plástica de polivinilbutiral (PVB) Gracias al proceso de unión, por calor y presión, el conjunto se presenta como una única lámina de cristal. En caso de rotura de la luna, los fragmentos de vidrio quedan unidos a la lámina de plástico ofreciendo una
mayor resistencia a la entrada de objetos al interior (seguridad de bienes y personas) que los vidrios
templados. Su aplicabilidad es a todas las lunas del vehículo.

Dentro de las laminadas, encontramos distintas variantes en función de las necesidades que tengamos:
Luna tintada:  tintada o coloreada, absorve parte de los rayos solares y hacen que no se eleve tanto la temperatura dentro del habitaculo.
Luna hidrofuba: repelen y hacen resvalar el agua por medio de una pelicula que se les ha aplicado por electrolisis.
Luna de antena: se integra en el propio vidrio la antena bien de la radio, GPS, etc... mejorando la estetica del vehiculo.
Luna térmica: hace que no se cree baho para mejorar la visibilidad, utilizada en las lunas traseras de los vehiculos. Consiste en una resistencia eléctrica que calienta el vidrio y hace que desaparezca el baho.

 

Pasamos ahora a los precesos de montaje en el vehiculo. Se diferencian en dos, por un lado la luna pegada y por otro la luna calzada.

Luna pegada: Son adheridas a la carroceria por medio de poliuretanos de alta resistencia, dejandolo secar y en algunos casos haciendo presión sobre la luna. Los poliuretanos ofrecen una gran resistencia mecánica, los hay de dos tipos: monocomponente y bicomponente. Tal es la capacidad de adhesion de estos poliuretanos que en la actualidad se utilizan los parabrisas como elementos estructurales en el vehiculo.

Luna calzada: Utilizadas hasta hace algo mas de 20 años, consisten en una junta de goma alrededor de la luna, con dos labios, que calza la luna al introducirla en el hueco de la carroceria. Se dejaron de montar, por el riesgo de que se saliera en caso de colisión o choque.

Desmontaje de trasera de vehículo

Nuestra tercera práctica de taller, consiste en desmontar totalmente la parte trasera de un vehículo. Todos sus elementos amovibles, en este caso, defensa, portón y faros, en este caso de un Renault Megane break phase 2 del 99.

Comenzamos con el desmontaje de los faros, no tienen mayor dificultad que soltar 2 tuercas desde el interior del maletelero del vehículo.

 

Tras esto, comenzamos con la defensa, consta de 5 tornillos de facil acceso por la parte superior del maletero del coche. y va encajada en a sus lados con una guia de plástico. Para porder sacarla tubimos que quitar la bola de remolque, lleva dos tornillos con tuerca bastante grandes, podriamos soltar uno y descolgarla o quitarla en su totalidad, optamos por lo segundo.

Seguidamente, pasamos a retirar el porton del vehículo, la parte mas aparatosa de la práctica, puesto que hay que soltar el cierre centralizado y retirar el cableado interior del mismo, y el tubo del agua para el limpia parabrisas. El portón lo soltamos con dos tornillos situados en la parte superior de la carroceria, y también los amortiguadores que van con otros dos tornillos.

 Tras el desmontaje total, pasaríamos al montaje, empezamos por el portón, introduciendo el cableado y el cierre centralizado a su lugar, ayudandonos de una guía, con un alambre. Tras esto, pasamos a la defensa, introduciendola a carril por las guías de los lados del vehículo y atornillando los 5 tornillos de la parte superior. Y para finalizar colocamos de nuevo los faros.

Práctica de roscas

La práctica consiste en realizar un cuadrado de 50x50mm, partiendo de una llanta con una anchura de 50mm y una altura de 10mm. Y en ella prácticar dos roscas de distinta medida. Además de realizar dos machos que rosquen en la pieza.

Para empezar cortaremos la pieza de la llanta, y marcaremos donde realizar los taladros para posteriormente practicar las roscas con los machos de roscar.

Tras esto, procedemos a realizar los taladros, en mi caso realice una rosca de M8x150 y otra de M10x150. Por lo tanto practicaremos a realizar un taladro con broca de 7mm para la M8 y otro de 9mm para la M10. Tras esto empezaremos a roscar, ayudandonos de algo de aceite.

Tras haber roscado los dos taladros, procedemos a realizar las varillas roscadas, con dos varillas de 8 y 10mm respectivamente. Antes de roscarlas las limaremos uno de sus extremos para que queden cuadradas. Tras esto las roscamos con terrajas de M8 y M10.

 El resultado final de la pieza es este:

Tipos de roscas

Vamos a clasificar y analizar los tipos de roscas existentes en el mundo de la automoción. Se dividen en dos tipos, la métrica, basada en el sistema métrico internacional y la rosca Withworth, basada en el sistema métrico inglés.

La rosca Métrica:

Se caracterizan por tener 60º en los hilos de la rosca, y las puntas planas. Las medidas, vienen definidas en Milímetros  por ejemplo, un tornillo de M8, si lo medimos en el vastago tendrá 8 milímetros de espesor, mientras que si lo medimos en la zona de los hilos, al estar algo redondeados la medida será 7,90 aproximadamente. Para practicar una rosca con un macho, debemos previamente hacer un agujero con una broca determinada. La broca sera definida por la medida del tornillo y su paso con esta formula:

M - Paso = Broca.

También podemos utilizar tablas como esta:

Roscas Withworth:

Conocidas también con las siglas BSW, a diferencia de la métrica, la withworth, tiene un angulo de hilo de 55º, y las puntas redondeadas. Sus medidas vienen definidas en hilos por pulgadas, y el paso es fijo en cada medida. Para practicar una rosca, bien sea en una varilla a roscar o en una pieza, nos debemos ayudar de las tablas que puse anteriormente, para saber de que diámetro hacer los agujeros y en que diámetro comprar la varilla.