Fundamentos de los Tratamientos Térmicos y Termoquímicos en la Metalurgia del Acero

Fundamentos de los Tratamientos Térmicos y Termoquímicos del Acero

Tratamientos Térmicos: Definición y Procesos

Los tratamientos térmicos buscan modificar las propiedades mecánicas del acero mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento.

1. Temple

• Función (F): Aumentar la dureza y la resistencia mecánica del acero.
• Proceso: Hay que mantenerlo el tiempo suficiente para que se realice correctamente. Se aplica un enfriamiento rápido, lo que impide que se realicen las transformaciones completas.

2. Revenido

• Función (F): Mejorar las características del material reduciendo la fragilidad.
• Proceso: Se hace siempre después de realizar un temple (se consiguen piezas más duras y frágiles). Su finalidad es suavizar el efecto del temple y reducir las tensiones que este ocasiona.

3. Recocido

• Función (F): Ablandar el material para poder trabajarlo mejor (mejorar la maquinabilidad).
• Proceso: Enfriamiento suficientemente lento para facilitar totalmente el desarrollo de las transformaciones. Es un proceso lento para dar tiempo a los átomos a volver a su sitio.

4. Normalizado

• Función (F): Afinar la estructura del grano y eliminar tensiones internas.
• Proceso: Enfriamiento medianamente rápido. Permite el desarrollo parcial de las transformaciones. Es más rápido que el recocido, pero menos que el temple.

Tratamientos Termoquímicos

Mediante este tipo de tratamientos, variamos la composición química superficial de los aceros, adicionando otros elementos con la finalidad de mejorar determinadas propiedades en la superficie, principalmente la dureza o la resistencia a la corrosión.

Principales Tratamientos Termoquímicos

• Cementación: Se aplica a piezas que deben ser resistentes al desgaste y a los golpes (es decir, que posean dureza superficial y resiliencia). Se endurece la superficie de las piezas.
• Sulfinación: Se consigue mejorar la resistencia al desgaste, optimizar la lubricación y evitar el agarrotamiento.
• Cianuración: Después de la cianuración, hay que templar las piezas tratadas.
• Nitruración: Es un tratamiento de endurecimiento superficial aplicado a ciertos aceros y fundiciones. Se consiguen durezas muy elevadas. Estos aceros o fundiciones son superficialmente muy duros y resistentes a la corrosión.

Estructura Cristalina del Hierro

El hierro es el componente base de las aleaciones ferrosas, presentando diferentes estructuras según la temperatura y el contenido de carbono:

• Hierro Alfa (Ferrita): Su capacidad de formar soluciones sólidas es débil. La máxima cantidad de carbono que puede disolver es 0,025%.
• Hierro Gamma (Austenita): Capacidad de formar soluciones sólidas grandes. Puede disolver hasta 2% de carbono. Es amagnético.

Componentes y Tipos de Aleaciones (Hierro y Carbono)

Los componentes principales de las aleaciones ferrosas son el hierro y el carbono.

• Aceros: Son aleaciones con contenido en carbono entre 0,1% y 1,76%. Son forjables y pueden alearse con otros elementos, formando los aceros aleados.
• Fundiciones: Si la proporción de carbono es superior a 1,76% (la máxima proporción de carbono es del 6,67%, e industrialmente del 5%). Generalmente, no son forjables.

Objetivos Clave de los Tratamientos Térmicos

1. Conseguir menor dureza y mayor maquinabilidad.
2. Eliminar tensiones internas.
3. Eliminar la acritud ocasionada por el trabajo en frío.
4. Conseguir una estructura más homogénea.
5. Obtener la máxima dureza y resistencia.
6. Variar algunas propiedades físicas.