Metalurgia del Acero: Solidificación, Curva TTT y Tratamientos Termomecánicos

Introducción a la Solidificación del Acero

El estudio de las transformaciones que tienen lugar en la parte superior del diagrama de fases hierro-carbono prácticamente carece de interés desde el punto de vista industrial, ya que quedan enmascaradas por transformaciones posteriores. El acero, dependiendo de su contenido en carbono, puede solidificar de tres maneras diferentes:

Tipos de Solidificación del Acero según Contenido de Carbono

• Las aleaciones con un contenido en carbono menor del 0.09% (aleación 1 en la figura) solidifican directamente en la fase delta, y luego se transforman alotrópicamente en la fase gamma.
• Las aleaciones con un contenido en carbono superior a 0.09% e inferior a 0.53% solidifican dando lugar a una aleación peritéctica (aleaciones 2, 2a y 2b en la figura).
• Las aleaciones con un contenido en carbono superior a 0.53% solidifican directamente en la fase gamma.

Determinación de la Curva TTT en Aceros Eutectoides

A continuación, analizaremos la obtención de la curva TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación) de un acero de composición eutectoide. Para ello, se toman varias probetas de dicho acero y se calientan por encima de su temperatura de austenización (727 °C). Las muestras se introducen luego en hornos isotérmicos mantenidos a diferentes temperaturas, todas ellas inferiores a la de austenización; de esta manera, las probetas sufrirán, al menos en teoría, un enfriamiento instantáneo. Para cada probeta se anotarán los tiempos necesarios para la aparición del primer núcleo de perlita y para la desaparición de cualquier vestigio de austenita.

Clasificación de los Tratamientos de Materiales

Se pueden distinguir cuatro clases diferentes de tratamientos aplicados a los materiales:

Tipos de Tratamientos de Materiales

• Tratamientos térmicos: El metal se somete a procesos térmicos en los que no varía su composición química, aunque sí su estructura interna.
• Tratamientos termoquímicos: Los metales son sometidos a enfriamientos y calentamientos, a la vez que se modifica la composición química de su capa externa.
• Tratamientos mecánicos: Tienen por objeto mejorar las características de los metales por medio de deformación mecánica, pudiendo realizarse en caliente o en frío.
• Tratamientos superficiales: Se mejoran las propiedades de la superficie de los metales sin alterar su composición química global. En este caso, a diferencia de los tratamientos termoquímicos, no es necesario someter el material a proceso alguno de calentamiento.

Tratamientos Térmicos Fundamentales

Existen cuatro tratamientos térmicos fundamentales:

El Temple: Proceso y Propiedades

• Temple: Consiste en un calentamiento del metal acompañado de un posterior enfriamiento de forma súbita. De este modo se obtiene un metal muy duro y resistente mecánicamente, a causa de su estructura cristalina deformada. El endurecimiento proporcionado por el temple se puede comparar al que se consigue por medio de la deformación en frío.