Fundamentos de los Tratamientos Térmicos del Acero y Propiedades

Teoría de los Tratamientos Térmicos

Su objetivo es mejorar o modificar las propiedades de los metales o aleaciones, mediante modificaciones en su estructura, con el fin de que adquieran propiedades para desempeñar el trabajo con mayores garantías. Las aleaciones ferrosas son las que mejor se prestan a los tratamientos térmicos.

Consiste en calentar el acero a una determinada temperatura (Tª), durante un cierto tiempo, hasta que se forme la estructura deseada y se enfría a una velocidad adecuada. Así logramos una modificación microscópica, cambios en la composición y transformaciones físicas.

Los factores de tiempo y Tª varían dependiendo de las características que se quieren conseguir (forma y tamaño).

Estados Alotrópicos del Hierro

Al calentar el hierro hasta su estado líquido, sufre una serie de transformaciones en su estructura cristalina que se pueden revertir por enfriamiento.

• Hierro alfa (Ferrita): Aparece a Tª inferiores a 768ºC. Cristaliza en forma de cubo centrado, con 2,90 Å. Pierde el magnetismo. Durante la transformación, la Tª es constante; esta Tª se llama punto crítico (A), para enfriamiento (Ar) y para calentar (Ac). Su capacidad para formar soluciones sólidas es muy débil.
• Hierro gamma (Austenita): Se forma entre 900 y 1400ºC. Cristaliza en forma de cubo centrado en caras y con 3,65 Å. Tiene una gran capacidad para formar soluciones sólidas porque los espacios intermoleculares son grandes.
• Hierro beta
• Hierro delta

Influencia de los Distintos Elementos en la Composición del Acero

• C (Carbono): Aumenta la dureza y la resistencia, pero disminuye la ductilidad y la resiliencia.
• Mn (Manganeso): Mejora la forjabilidad y contrarresta los efectos perjudiciales del azufre.
• Si (Silicio): Aumenta la elasticidad, la dureza, la resistencia y las propiedades magnéticas, pero disminuye la ductilidad.
• Cr (Cromo): Aumenta la dureza, la resistencia, la elasticidad y favorece la cementación. Se utiliza en aceros inoxidables.
• Ni (Níquel): Mejora las propiedades mecánicas, la resistencia, la tenacidad y la ductilidad. También favorece el temple.
• Mo (Molibdeno): Facilita la penetración del temple, mejora las propiedades mecánicas y hace a los aceros resistentes a Tª elevadas y a la corrosión.
• V (Vanadio): Mejora la forjabilidad en caliente y la calidad de los aceros.
• W (Wolframio o Tungsteno): Mejora la tenacidad, la resistencia y mantiene la dureza y la resistencia a la corrosión.
• Co (Cobalto): Conserva la dureza del acero a Tª elevadas.
• Al (Aluminio): Facilita la nitruración.
• Cu (Cobre): Mejora la resistencia a la corrosión (en pequeñas proporciones).
• S (Azufre): Empeora la resistencia y la tenacidad, pero mejora el mecanizado.
• P (Fósforo): Empeora las propiedades mecánicas de los aceros y favorece la colada en piezas fundidas.

Aleaciones Fe-C

La importancia del Fe se debe a las propiedades que adquiere al alearse con el C. El C se puede encontrar en el Fe de estas formas:

• Disuelto en el Fe γ: Forma una solución sólida intersticial (austenita).
• Combinado con el Fe: Forma el compuesto intermetálico Fe₃C (cementita).
• Libre: Forma láminas o nódulos de grafito.