Fundamentos y Aplicaciones de los Tratamientos Térmicos en Aceros Industriales

1. Introducción a los Tratamientos Térmicos del Acero

Los tratamientos térmicos son procesos aplicados generalmente a los aceros con el fin de mejorar sus propiedades técnicas. Estos tratamientos modifican la estructura de los granos que forman las aleaciones de acero, impactando directamente en su comportamiento mecánico.

2. Tratamientos Térmicos de Endurecimiento y Ablandamiento

2.1. Temple

El temple es un tratamiento cuyo objetivo principal es aumentar la dureza de las piezas de taller, a la vez que se busca disminuir y afinar el tamaño del grano de la aleación del acero.

• Proceso: Consiste en calentar una pieza a una temperatura que oscila entre los 600 ºC y 800 ºC, para luego enfriarla rápidamente. Es crucial controlar el tiempo de calentamiento y de enfriamiento.
• Fases: Generalmente, hay una fase de precalentamiento y luego una fase de calentamiento. El enfriamiento se realiza hasta alcanzar la temperatura ambiente.
• Efectos: Las piezas se hacen más frágiles, pero aumenta significativamente la resistencia al desgaste.
• Aplicación: El templado de piezas es muy empleado en la matricería de corte.

2.2. Revenido

El revenido es un tratamiento que tiene como finalidad reducir las tensiones internas de los aceros generadas después de un tratamiento enérgico, como es el temple. Se aplica a los aceros después del temple y consiste en calentar el material a una temperatura relativamente baja y dejarlo enfriar muy lentamente.

• Objetivo: Ablandar el acero ligeramente para reducir la fragilidad excesiva inducida por el temple.
• Temperaturas: Se calientan las piezas a unos 250 ºC (ejemplo), y luego se dejan enfriar muy lentamente (por ejemplo, entre cenizas). Las temperaturas típicas varían: 300 ºC para los aceros al carbono, y hasta 500 ºC para los aceros rápidos.
• Enfriamiento: Puede ser al aire o en aceite.
• Aplicación: Se suele aplicar a las herramientas.

2.3. Recocido

El recocido es un tratamiento térmico que tiene como finalidad ablandar los materiales después de un proceso de elaboración, generalmente realizado en frío. Mediante este proceso, los materiales se vuelven más blandos y, consecuentemente, más resistentes a la rotura por choque, haciéndose también más maquinables.

• Sistema: Calentar la pieza a temperaturas relativamente bajas, alrededor de los 400 ºC, y enfriarla lentamente.

2.4. Normalizado

El normalizado tiene por objeto darle al acero un tratamiento con el fin de que sus características queden consideradas como normales o uniformes. Es muy parecido al recocido, y se basa en calentar el acero a temperaturas bajas y dejarlo enfriar a temperatura ambiente.

• Temperatura de Calentamiento: Alrededor de los 500 ºC.
• Aplicación: Solo se aplica a los aceros al carbono.
• Nota: Aunque el texto original indica que se suele dar después del temple, su uso principal es para refinar el grano y eliminar tensiones internas previas al temple o como tratamiento final para aceros no templados.

3. Tratamientos Termoquímicos (Endurecimiento Superficial)

3.1. Cementación

La cementación es un tratamiento dado a los aceros cuyo contenido de carbono no sobrepase el 0,2%. Su objeto es endurecer la superficie del acero, mientras que el centro de la pieza mantiene su estructura original (corazón blando).

• Uso: Se emplea para piezas que deban soportar esfuerzos de rozamiento en sus superficies, aumentando así la resistencia al desgaste y mejorando la resistencia a los golpes.
• Proceso: Se realiza calentando la pieza a unos 800 ºC y añadiendo sustancias cementantes que aportan carbono. Estas sustancias se disuelven, formando una capa en la superficie que, al enfriar la pieza, se cristaliza, dándole dureza.
• Productos Cementantes: Pueden ser líquidos, sólidos o gaseosos.
• Post-tratamiento: Después de la cementación, se suele aplicar un tratamiento de temple.

3.2. Nitruración

La nitruración es un tratamiento basado en endurecer la superficie del acero a tratar a niveles muy altos de dureza.

• Proceso: Consiste en calentar la pieza alrededor de 500 ºC y tratarla con una corriente de amoniaco, la cual reacciona en su superficie, consiguiéndose así durezas muy elevadas.

3.3. Cianuración

La cianuración tiene por objeto endurecer la superficie de un acero mediante corrientes de nitrógeno (y carbono, aportado por el cianuro). Se aplica a los aceros que deban tener el corazón blando y la superficie muy dura.

• Temperatura de Calentamiento: Entre los 800 ºC y los 900 ºC.
• Baño: El baño suele ser a base de cianuros.