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1. Temple (Cincel de acero)

Ventaja: Logra la máxima dureza y resistencia al desgaste del filo.

Desventaja: El material se vuelve extremadamente frágil y puede romperse ante impactos.

2. Recocido (Alambre de cobre)

Ventaja: Elimina la dureza del trabajo previo para recuperar ductilidad y maleabilidad.

Desventaja: Proceso lento que reduce drásticamente la resistencia mecánica del metal.

3. Revenido (Engranaje templado)

Ventaja: Aporta tenacidad (resistencia al impacto) equilibrando la dureza del temple.

Desventaja: Requiere un segundo ciclo térmico, lo que aumenta el tiempo y costo de producción.

4. Envejecimiento (Aleación de aluminio)

Ventaja: Aumenta la resistencia estructural manteniendo la ligereza del aluminio.

Desventaja: Muy sensible al tiempo; si se excede (sobre-envejecimiento), pierde todas sus propiedades.

Cristian-Any- Diego

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La importancia de la sobresaturación: Aprendiste que primero se debe calentar el aluminio para disolver los elementos aleantes (como el magnesio o silicio) y luego "atraparlos" mediante un temple.

Envejecimiento: Aleación de Aluminio: Control del tiempo: A diferencia de otros tratamientos, el envejecimiento es extremadamente sensible al tiempo. Si te pasas de tiempo, ocurre el sobre-envejecimiento y la pieza pierde dureza.

Cambio a nivel atómico: Aprendiste que la dureza no viene de un cambio de fase brusco (como la martensita en el acero), sino de la formación de pequeños "obstáculos" (precipitados) que impiden que las capas de átomos se deslicen entre sí.

Envejecimiento Natural vs. Artificial: El aluminio puede endurecerse solo a temperatura ambiente (natural) o mucho más rápido dentro de un horno (artificial).

Cristian- Diego- Any

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Revenido: Engranaje templado: Aporta Tenacidad: Sacrifica un poco de esa dureza extrema a cambio de una gran capacidad de absorción de impactos.

Elimina Esfuerzos Residuales: El enfriamiento brusco del temple deja "tensiones" internas que pueden deformar el engranaje con el tiempo; el revenido las libera.

Ajusta la Vida Útil: Permite que el engranaje tenga una superficie dura

Any-Cristian- Diego

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Recocido: El alambre de cobre se elige para este proceso porque, tras ser trefilado o trabajado en frío para reducir su diámetro, El recocido permite que el material recupere su ductilidad y maleabilidad, "ablandándolo" para su uso final. v = A * e^Q /R T v: Velocidad de recristalización. Q: Energía de activación (específica para el cobre). R: Constante de los gases. T: Temperatura absoluta (Kelvin). Este cálculo permite ajustar la temperatura del horno frente al tiempo de permanencia.

Any- Cristian- Diego

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Temple

Ventajas

Incrementa mucho la dureza

Mejora la resistencia al desgaste

Aumenta la resistencia mecánica

Ideal para piezas sometidas a fricción (engranes, herramientas)

Desventajas

Genera alta fragilidad (puede romperse fácil)

Produce tensiones internas

Riesgo de deformaciones o grietas

Casi siempre necesita revenido posterior

Recocido

Ventajas

Aumenta la ductilidad (se puede doblar/formar fácilmente)

Elimina tensiones internas

Mejora la maquinabilidad

Hace el material más uniforme

Desventajas

Reduce la dureza

Disminuye la resistencia mecánica

No es adecuado para piezas que requieren alta resistencia

Proceso lento (consume más tiempo y energía)

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Diferencia:

Proceso exotérmico: libera calor al entorno.

Proceso endotérmico: absorbe calor del entorno.

Ejemplos:

Exotérmico:

1. Combustión de gasolina

2. Reacción de ácido con base

Endotérmico:

1. Derretimiento del hielo

2. Evaporación del agua

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El temple tiene como ventaja que aumenta considerablemente la dureza y resistencia al desgaste del material, aunque puede volverlo más frágil.

El recocido facilita la deformación del material al hacerlo más dúctil, pero reduce su resistencia mecánica.

El revenido permite equilibrar la dureza y la tenacidad, disminuyendo la fragilidad, aunque se pierde un poco de dureza.

El envejecimiento mejora la resistencia del material, especialmente en el aluminio, pero requiere un control preciso del tiempo y la temperatura para obtener buenos resultados.

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Lo elegimos, porque es el único material que acepta el castigo térmico para volverse más fuerte, dándote una herramienta que es.

Los cálculos que podemos realizar son los siguientes:

T = A_c3 + (30°C \ 50°C)

A_c3 (°C) = 910 - 203 - 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo

V = T-inicial - T-final/tiempo

Diego- Cristian- Any

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Elegimos un perfil de aluminio, ya que el envejecimiento aumenta su resistencia mecánica mediante cambios en su estructura interna, haciéndolo más útil en aplicaciones estructurales.

Cálculos: tiempo de envejecimiento, temperatura del proceso y aumento de la resistencia del material.

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Elegimos una llave inglesa, porque el revenido disminuye la fragilidad después del temple y mejora la resistencia y durabilidad de la herramienta.

Cálculos: temperatura de revenido, tiempo del proceso y relación entre dureza y tenacidad.

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Elegimos un tubo de cobre, porque el recocido permite reducir su dureza y aumentar su ductilidad, facilitando su doblado y manipulación sin que se rompa.

Cálculos: temperatura de recocido, tiempo de calentamiento y enfriamiento, y reducción de tensiones internas.

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Elegimos un engranaje de acero, porque el proceso de temple aumenta su dureza y resistencia al desgaste, lo cual es fundamental para soportar la fricción y el esfuerzo constante durante su funcionamiento.

Cálculos que puedo realizar: temperatura de calentamiento, velocidad de enfriamiento, cambios en la dureza del material y resistencia al desgaste.

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El proceso analizado es la fabricación de blindajes de Mu-metal, destacando el recocido a 1150°C como operación crítica y justificando al 100% su principal demora (enfriamiento lento) para no alterar la estructura molecular. Para mejorarlo propusimos usar escáneres 3D y carros especializados; el impacto de estas mejoras se demuestra realizando los cálculos: se suman los tiempos y distancias de todas las actividades del método actual, se calcula su eficiencia (tiempo de operación divido entre el tiempo total), y finalmente se restan estos resultados con los del método propuesto para obtener el porcentaje exacto de ahorro.

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Producto: Engranaje de acero

Justificación: Se eligió porque requiere alta resistencia al desgaste. El temple aumenta su dureza al formar martensita, mejorando su desempeño.

Cálculos básicos:

Energía: ≈120 kJ

Dureza: 25 HRC → 60 HRC (+35 HRC)

Cambio de volumen: 1–3%

El temple aumenta la dureza pero también la fragilidad, por lo que se recomienda aplicar revenido.

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Un proceso exotérmico libera calor al entorno, mientras que un proceso endotérmico absorbe calor.

Ejemplos:

Endotérmico: cuando el acero se calienta en el horno para el temple.

Exotérmico: cuando el material libera calor al enfriarse después del tratamiento térmico.

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La diferencia fundamental reside en el balance energético final: mientras que los procesos exotérmicos son "generadores" de energía que calientan su entorno, los procesos endotérmicos son "consumidores" que requieren un aporte constante de energía para suceder.

Ejemplos :

Ejemplos de Procesos Exotérmicos (Liberan calor)

• Combustión: Cuando quemas madera o gas natural, se libera una gran cantidad de calor y luz.

Procesos Endotérmicos (Absorben calor)

Evaporación del agua: Para que el agua hierva o se evapore, necesita absorber calor (por eso sientes frío cuando el sudor se evapora de tu piel).

Any -Cristian - Diego

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El temple permite obtener alta dureza y resistencia al desgaste, pero genera fragilidad y tensiones internas, por lo que rara vez es suficiente por sí solo. El recocido mejora la ductilidad, elimina tensiones y facilita la deformación, aunque reduce la resistencia mecánica y aumenta los tiempos de proceso. El revenido equilibra dureza y tenacidad al disminuir la fragilidad del material templado, pero implica una pérdida controlada de dureza. Finalmente, el envejecimiento incrementa significativamente la resistencia en aleaciones ligeras sin aumentar el peso, aunque exige un control muy preciso del tiempo y la temperatura para evitar la degradación de propiedades.

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Ventajas

Aumenta resistencia mecanica sin aumentar peso

Resistencia a fatiga

Buena ligereza

Desventajas

Puede ocurrir sobreenvejecimiento

Requiere tiempos largos o controlados

No todos los materiales pueden aplicarlo

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Ventajas

Reduce fragilidad

Mejora tenacidad

Ajusta propiedades

Desventajas

Disminuye dureza

Debilita el material si se hace mal

Requiere control preciso de temperatura

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Alta resistencia

Bajo peso

Buena resistencia a fatiga

Calculos:

Esfuerzo

Deformacion unitaria

Modulo de elasticidad

Cinetica de envejecimiento

Relacion temperatura tiempo

Dureza vs. Tiempo

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Producto: componente estructural de aluminio (tipo Aluminio 6061)

Justificación: necesita alta resistencia con bajo peso → el envejecimiento aumenta resistencia sin añadir masa.

Cálculos básicos:

Energía: ≈162 kJ

Resistencia: ~150 → ~250–300 MPa

Dureza: ~50 → ~100 HB

El envejecimiento mejora propiedades por formación de precipitados, pero si te excedes en tiempo o temperatura, pierdes resistencia.

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Alta resistencia

Alta elasticidad

Buena tenacidad

Calculos:

Esfuerzo en el resorte

Energia almacenada

Esfuerzo cortante

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Producto: engranaje de acero

Justificación: un engranaje requiere alta resistencia al desgaste, pero también tenacidad para evitar fractura por impactos o fatiga. El revenido corrige la fragilidad del temple manteniendo buena dureza.

Cálculos básicos:

Energía para calentar (ejemplo):

m = 2 kg, c ≈ 0.46 kJ/kg·°C, ΔT ≈ 300 °C

→ Q ≈ 276 kJ

Dureza:

Antes (templado): ~60–65 HRC

Después (revenido): ~45–55 HRC (disminuye controladamente)

Tenacidad:

Aumenta significativamente (difícil cuantificar exacto sin ensayo, pero puede duplicarse en términos de energía de impacto)

Tensiones internas:

Se reducen de forma importante → menor riesgo de grietas

El revenido sacrifica algo de dureza para ganar resistencia estructural real, evitando fallas frágiles en servicio.

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Producto: lámina de acero para embutido profundo

Justificación: este tipo de lámina necesita alta ductilidad y baja dureza para deformarse sin romperse durante el embutido. El recocido elimina tensiones internas y refina la microestructura.

Cálculos básicos:

Energía para calentar (ejemplo):

m = 1 kg, c ≈ 0.46 kJ/kg·°C, ΔT ≈ 700 °C

→ Q ≈ 322 kJ

Dureza:

Antes: ~150–200 HV

Después: ~80–120 HV (disminuye)

Esfuerzo de fluencia:

Disminuye aprox. 30–50%

El recocido reduce dureza y resistencia, pero aumenta la ductilidad, permitiendo deformaciones sin falla.

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Uno expulsa calor y otro absorbe calor

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Producto: cuchillo de acero al carbono

Justificación: requiere alta dureza en el filo → el temple permite formar martensita y mejorar el corte.

Cálculos básicos:

Energía para calentar: ≈114 kJ

Dureza: ~25 HRC → ~60 HRC (incremento ~+35 HRC)

Cambio de volumen: ~1–4% (genera tensiones internas)

El temple aumenta dureza pero vuelve el material frágil, por eso normalmente se complementa con revenido.

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Endotérmico: absorbe calor del entorno (ΔH > 0) ❄️

Exotérmico: libera calor al entorno (ΔH < 0) 🔥