Guia Completa de Tractaments Metàl·lics: Propietats i Protecció

Tractaments Tèrmics per a Metalls

Els tractaments tèrmics modifiquen les propietats mecàniques dels metalls mitjançant cicles de temperatura controlats.

Tremp: Enduriment i Resistència

El tremp consisteix en escalfar el metall fins a la temperatura superior d'austenització i refredar-lo molt ràpidament per obtenir una estructura martensítica, que el fa dur i resistent.

Factors Clau del Tremp

• Mida de la peça (gruix)
• Composició de l'acer
• Mida del gra
• Medi de refredament

Revingut: Millora de la Tenacitat

El revingut és un tractament complementari al tremp. S'escalfa el metall a una temperatura inferior a la d'austenització per eliminar les tensions internes generades pel tremp. Aquest procés millora la tenacitat i redueix la duresa, transformant la martensita en una estructura més estable. Finalitza amb un refredament relativament ràpid.

Recuita: Plasticitat, Ductilitat i Tenacitat

La recuita implica escalfar el metall fins a una determinada temperatura, mantenir-lo durant un temps i refredar-lo lentament. Aquest procés elimina tensions, augmenta la plasticitat, la ductilitat i la tenacitat, i aconsegueix una microestructura específica.

La Recuita contra l'Acritud

Després de processos de disminució de secció, el metall pot tornar-se fràgil i dur (acritud), trencant-se fàcilment. Amb la recuita, s'incrementa la seva mal·leabilitat i ductilitat, evitant aquest problema.

Tractaments Termoquímics: Duresa Superficial

Els tractaments termoquímics modifiquen la composició química superficial del metall, mantenint el centre tou per conservar la tenacitat. Es controlen la temperatura, el temps i la composició química per produir la difusió atòmica.

Cimentació: Enriquiment amb Carboni

La cimentació afegeix carboni a la superfície per augmentar-ne la duresa. Per aconseguir la difusió, la peça se sotmet a uns 900ºC.

Estructura de la Peça Cimentada

• Zona Exterior: Capa cimentada amb més concentració de carboni.
• Ànima: Sense variació química.

Nitruració: Enduriment Superficial Extraordinari

La nitruració proporciona un enduriment superficial extraordinari. La peça se sotmet a un corrent d'amoníac en un forn durant moltes hores (entre 20 i 80 hores).

Cianuració: Enduriment amb Carboni i Nitrogen

La cianuració és un enduriment de la superfície en una atmosfera de carboni i nitrogen.

Sulfinització: Resistència al Desgast i Lubricació

La sulfinització produeix una petita capa de sofre, nitrogen i carboni a la superfície. Aquest tractament afavoreix la resistència al desgast, la lubricació i evita l'engranament. Les peces tractades aguanten fins a 5 vegades més duresa i s'utilitza quan el tremp no és viable per risc de deformacions.

Tractaments Mecànics: Millora per Deformació

Els tractaments mecànics milloren les característiques dels metalls mitjançant deformació mecànica, amb o sense calor.

Forja: Deformació Plàstica

La forja és un exemple de tractament mecànic que implica la deformació plàstica del metall.

Tractaments Superficials: Modificació Sense Canvi Químic

Aquests tractaments modifiquen la superfície sense variar la composició química del material base i no sempre requereixen calor.

Recobriments Superficials Comuns

• Cromat: Recobriment amb crom per millorar la resistència a la corrosió i l'estètica.
• Metal·lització: Polvoritzar metall fos sobre un altre, fent que la superfície adquireixi les propietats del metall projectat.
• Galvanitzat: Recobriment amb zinc per protegir contra la corrosió.

Conceptes Clau en Recobriments

• Ànode: Metall protector.
• Càtode: Metall a protegir.

Protecció contra la Corrosió i l'Oxidació

La corrosió i l'oxidació són processos de degradació dels metalls que es poden prevenir amb diverses tècniques.

Corrosió: Degradació dels Metalls

L'oxidació és el pas d'un metall d'un estat neutre a formar cations (pèrdua d'electrons). La degradació dels metalls pot ser per:

• Oxidació Directa: Combinació d'àtoms metàl·lics amb una substància agressiva.
• Corrosió Electroquímica: Formació de piles galvàniques on el metall actua com a ànode i es dissol. Aquest procés necessita un medi electrolític, unions elèctriques i un càtode.

Piles Galvàniques i Recobriments per Electròlisi

Les piles galvàniques es formen quan dos metalls diferents estan immersos en un electròlit i units elèctricament. Un actua com a ànode i l'altre com a càtode. L'ànode cedeix electrons al càtode; els àtoms de l'ànode s'ionitzen i disminueixen de mida, passen per l'electròlit fins al càtode amb càrrega negativa, on augmenten de mida en dipositar-se damunt seu.

Mesures de Protecció contra la Corrosió

• Aïllants elèctrics per impedir la formació de piles.
• Àrea de l'ànode més gran que la del càtode.
• Recipients que mantinguin el líquid tancat i evitar que s'acumuli estancat.
• Evitar esquerdes entre els materials.
• Evitar les causes que provoquen corrosió i oxidació.

Recobriments Anticorrosius

Els recobriments aïllen les regions del càtode i l'ànode, protegint el metall.

• Greixos i olis: Protecció a curt termini.
• Pintures o recobriments ceràmics: Protecció a mitjà termini.
• Recobrir amb altres metalls: Amb menor corrosió (ex: galvanitzat).

Tipus de Recobriments Específics

• Recobriments Galvànics: Galvanitzats i estanyats.
• Recobriments Químics: Cromat.
• Recobriments per Immersió: Galvanitzat i estanyat.
• Recobriments Mecànics: Recobriment amb làmines.
• Recobriments per Projecció: Metal·lització.
• Recobriments d'Acabat: Esmaltat, pintures.

Factors que Influeixen en la Corrosió

• Material: Composició, Estat físic, Condició superficial.
• Medi: Components químics del medi, Concentració, Temperatura.

Protecció Catòdica: L'Ànode de Sacrifici

La protecció catòdica força el metall a comportar-se com a càtode subministrant-li electrons. S'utilitza un ànode de sacrifici (zinc o magnesi) que es corroeix en lloc del metall a protegir, aportant els electrons necessaris.

Inhibidors: Interrupció del Flux d'Ions

Els inhibidors interrompen el pas d'ions de l'ànode al càtode. S'afegeixen productes químics a l'electròlit que es dipositen al càtode o ànode, reduint la sortida o l'arribada d'electrons i produint una polarització per concentració (ex: sals de crom).

Selecció de Materials Resistents a la Corrosió

No tots els metalls tenen el mateix comportament davant la corrosió. Metalls com el crom, el níquel o l'argent són molt resistents i s'utilitzen en petites quantitats en els aliatges per millorar la seva resistència.

Passivadors (Protecció Anòdica)

La passivitat natural es produeix quan un metall, en oxidar-se, forma una capa d'òxid que no permet la corrosió del mateix (ex: alumini). Aquesta passivitat es pot aconseguir artificialment submergint el metall en àcids (ex: acer en àcid nítric), encara que normalment es fa en forma d'impregnació.