Guía Completa de Tratamientos Térmicos y Superficiales para Aceros

Tratamientos Térmicos

Normalizado

El normalizado es un tratamiento térmico utilizado principalmente en aceros con bajo contenido de carbono (<0.25%). Se emplea en piezas fundidas o forjadas para refinar el grano, homogeneizar la estructura y eliminar la anisotropía.

El proceso consiste en calentar el acero a una temperatura 50 °C por encima de A₃ (para aceros hipoeutectoides) o de A₁ (para aceros hipereutectoides), seguido de un enfriamiento al aire. La velocidad de enfriamiento no es lo suficientemente rápida para formar martensita, por lo que la estructura resultante es perlita y ferrita (o cementita) de grano fino.

El normalizado mejora las propiedades mecánicas de los aceros con bajo contenido de carbono, ya que estos poseen una baja templabilidad. Para aceros aleados o con alto contenido de carbono, se recomienda el temple y revenido.

Recocido

El recocido se utiliza para ablandar el acero, aumentar su ductilidad y maleabilidad, facilitando así el mecanizado o la conformación plástica.

El proceso implica calentar el acero a una temperatura similar a la del normalizado y luego someterlo a un enfriamiento lento. La baja velocidad de enfriamiento produce estructuras ferrito-perlíticas en aceros hipoeutectoides.

Existen diferentes tipos de recocido:

• Recocido de austenización completa o regeneración: Aplicable a aceros hipoeutectoides, produce una estructura final de ferrita y perlita.
• Recocido de austenización incompleta: Aplicado a aceros hipereutectoides, se calienta entre A₁ y A_cm.

Tratamientos Isotérmicos

Los tratamientos isotérmicos son aquellos en los que el enfriamiento no es regular y progresivo, sino que se interrumpe o modifica en ciertos intervalos de temperatura. Estos tratamientos proporcionan piezas con alta tenacidad, bajas deformaciones y tensiones internas.

Algunos tipos de tratamientos isotérmicos son:

• Martempering: La pieza austenizada se introduce en un baño de sales fundidas a 150-200 °C hasta que las temperaturas del núcleo y la periferia se igualen. Luego se enfría al aire, obteniendo una estructura martensítica. Este proceso reduce las deformaciones y grietas.
• Austempering: Después de la austenización, la pieza se introduce en un baño de sales a 250-400 °C hasta que se transforme en bainita. Luego se enfría al aire. Este tratamiento proporciona mayor tenacidad que el temple a la misma dureza y no requiere revenido posterior.

Tratamientos Térmicos Superficiales

Estos tratamientos buscan mejorar la resistencia a la fatiga y al desgaste de la superficie del material.

• Temple superficial a la llama: Se aplica la llama de un soplete (2000-3000 °C) a la superficie de la pieza, calentándola por encima de la temperatura de austenización. Luego se enfría rápidamente con agua o aceite, obteniendo una capa superficial dura.
• Temple por inducción: Se somete un material conductor a un campo magnético variable, generando corrientes eléctricas que calientan la superficie por efecto Joule. Luego se enfría rápidamente para templar la superficie.
• Temple de rayo láser: Se utiliza un rayo láser infrarrojo para calentar la superficie del metal en segundos, permitiendo la austenización superficial mientras el interior permanece frío.

Tratamientos Termoquímicos

Estos tratamientos combinan el calentamiento y enfriamiento con la adición de elementos a la superficie de la pieza, modificando su composición química superficial y mejorando sus propiedades superficiales sin afectar el núcleo.

• Cementación o carburación: Se aumenta el contenido de carbono en la superficie de un acero bajo en carbono mediante difusión. Se calienta la pieza a 900 °C en un ambiente rico en carbono, creando una capa cementada con mayor dureza superficial.
• Nitruración: Se endurece la superficie del acero mediante la incorporación de nitrógeno. Se calienta la pieza a 500 °C en una atmósfera de amoníaco.
• Carbonitruración: Se aumenta la dureza superficial mediante la absorción simultánea de carbono y nitrógeno. Se calienta la pieza en una atmósfera cementante con amoníaco.
• Sulfinización: Se incorpora una capa de carbono, nitrógeno y azufre a la superficie de metales como el hierro o el cobre. Se realiza en un baño a 565 °C. Este tratamiento aumenta la resistencia al desgaste, disminuye el coeficiente de rozamiento y mejora la lubricación.

Tratamientos Mecánicos

• En caliente: Se deforma el metal a alta temperatura mediante golpes, refinando el grano y eliminando sopladuras y cavidades internas.
• En frío: Se deforma el metal a temperatura ambiente mediante golpes, trefilado o laminación. Este proceso aumenta la dureza y resistencia mecánica, pero disminuye la plasticidad y ductilidad.

Tratamientos Superficiales

Estos tratamientos modifican la superficie del material sin alterar su composición química interna.

• Cromado: Se deposita una capa de cromo sobre la superficie del metal para aumentar la dureza, resistencia al desgaste y corrosión, y disminuir el coeficiente de rozamiento.
• Metalización: Se proyecta un metal fundido sobre la superficie de otro metal, transfiriéndole sus propiedades.