Fundamentos y Procesos de Tratamientos Térmicos y Termoquímicos en Aceros

Tratamientos Térmicos: Corrección y Regeneración

Para destruir los efectos de un tratamiento térmico mal realizado, generalmente se recomienda realizar un recocido. El objetivo de los recocidos es obtener las estructuras más blandas y estables, siendo útil para regenerar la estructura o eliminar tensiones y acritud.

El Patentado (Patenting) es un tratamiento isotérmico en el que se obtiene una estructura muy apta para la posterior deformación en frío, como el trefilado o el laminado.

El Tratamiento de Temple: Objetivos y Consideraciones

Es el tratamiento térmico por excelencia que consiste en un calentamiento hasta la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento muy rápido (a una velocidad superior a la crítica).

Objetivos del Temple

• Obtener martensita (una solución sólida sobresaturada con estructura tetragonal).
• Aumentar la dureza (H), el límite elástico (σe) y la resistencia a la tracción (σR).
• Disminuir el alargamiento (A%) y la estricción (Ψ%).

Factores Críticos en el Temple

• Temperatura de calentamiento: Debe alcanzar la austenización completa.
• Tiempo de calentamiento: Necesario para asegurar la homogeneización de la pieza.
• Velocidad de enfriamiento: Debe ser superior a la velocidad crítica (V > Vcrítica).
• Capacidad de temple: Depende del contenido de carbono.
• Otros factores: Tamaño de grano, composición (elementos aleantes), masa/forma de la pieza y el medio de enfriamiento.

Temperaturas de Austenización

Las temperaturas varían según el tipo de acero:

• Hipoeutectoides: Se utiliza A3 + 50 °C.
• Hipereutectoides: Se utiliza A1 + 50 °C.

Son distintas porque el objetivo es conseguir una estructura de martensita. En los hipoeutectoides se necesita llegar por encima de A3 para austenizar completamente. En los hipereutectoides, templar a temperaturas muy altas (por encima de Acm) podría causar problemas como el engrosamiento excesivo del grano o una mayor cantidad de austenita retenida; por ello, se austeniza solo parcialmente para mantener partículas de cementita que dan mayor dureza y controlan el tamaño de grano.

Tratamientos Específicos

Revenido

Es un tratamiento aplicado tras el temple para eliminar las tensiones internas y reducir la fragilidad excesiva del acero templado, manteniéndose a temperaturas entre 300 y 550 °C. Se pasa de martensita (monofásica) a martensita revenida (bifásica), aumentando la ductilidad y disminuyendo la dureza.

Martempering y Temple Interrumpido

• Martempering: Se mantiene la temperatura durante el enfriamiento para igualar la temperatura entre la periferia y el núcleo, evitando grietas.
• Temple interrumpido: Consiste en un enfriamiento rápido inicial seguido de un enfriamiento al aire.

Patenting y Austempering

• Patenting: Tratamiento isotérmico para preparar el acero para deformaciones en frío.
• Austempering: Realizado a una temperatura superior a Ms, obteniendo una microestructura de bainita que ofrece gran tenacidad sin requerir revenido.

Capacidad de Temple y Templabilidad

• Capacidad de temple: Máximo valor de dureza alcanzable (determinado por el carbono).
• Templabilidad: Aptitud para obtener martensita en profundidad (depende de los elementos de aleación).

Para determinarlos se utiliza el Ensayo Jominy (norma UNE-EN ISO 642:2000).

Tratamientos Superficiales

Temple Superficial

Se calienta únicamente la superficie para obtener alta dureza manteniendo un núcleo dúctil. Métodos: A la llama (para aceros con C > 0,35%) y por inducción.

Cementación

Tratamiento termoquímico de difusión para enriquecer con carbono la superficie (aceros < 0,16% C). Se realiza a temperaturas superiores a 900 °C mediante medios sólidos, líquidos o gaseosos.

Nitruración

Difusión de nitrógeno. Ventajas: alta dureza (hasta 1100 HV), resistencia a la corrosión y ausencia de deformaciones al no requerir enfriamiento rápido.

Deformación en Frío vs. en Caliente

• En frío (T < A1): Aumenta la dureza y el límite elástico, pero genera tensiones internas.
• En caliente (T > A1): Requiere menores esfuerzos, produce grano fino, elimina tensiones y homogeneiza la estructura, aunque genera óxido superficial.