Metalurgia de Aceros al Carbono y Fundiciones: Propiedades, Tratamientos Térmicos y Microestructuras

Escrito el 3 de Agosto de 2025 en español con un tamaño de 5,33 KB

Aceros al Carbono y Tratamientos Térmicos

La nitruración y la sulfanación (o sulfonitruración) incrementan la resistencia al desgaste.
En la cementación, una menor temperatura (`-Tª`) requiere un mayor tiempo (`+ tiempo`) para lograr la misma profundidad de capa.
Antes de la nitruración, es recomendable realizar un tratamiento de bonificado.
Los aceros aptos para nitruración suelen contener más de 0,25% de carbono.
Los aceros de cementación suelen tener un contenido de carbono inferior al 0,25%.
La cementación es un proceso favorecido por una estructura austenítica.
Un ejemplo de acero para cementación, utilizado en coronas dentadas, es el que contiene 0,17%C, 0,17%Cr y 1,05%Ni.

En el recocido de un acero con 1,3% de carbono, la austenización puede ser incompleta.
Mediante enfriamientos y calentamientos repetitivos alrededor de la temperatura crítica Ac1, se pueden obtener glóbulos de cementita en una matriz ferrítica (proceso de esferoidización).
En el recocido de austenización completa para homogeneización, existe el peligro de obtener un acero sobrecalentado.
El recocido subcrítico debe realizarse a temperaturas superiores a 500 ºC.
Una característica común de los procesos de ablandamiento del acero son los niveles de temperatura aplicados.

Las etapas del endurecimiento por precipitación son: solubilizado, temple y envejecimiento.
La calidad del temple depende significativamente del tamaño de grano austenítico, siendo este un factor crucial.
La calidad de la martensita no depende de la posición de las temperaturas Ms (Martensita Start) y Mf (Martensita Finish).
El temple de un acero con 1,3% de carbono puede resultar en una austenita incompleta.
El revenido es un tratamiento térmico que incrementa la tenacidad del acero.
El porcentaje de transformación martensítica es atermal, es decir, no depende del tiempo, sino de la temperatura final alcanzada durante el enfriamiento.

En aceros hipereutectoides, la cementita (Fe3C) aparece en los bordes de grano y como parte de la perlita.
La austenita admite más carbono que la ferrita debido a que los huecos intersticiales en la estructura cristalina de la ferrita son menores.
La cementita terciaria se forma a temperaturas inferiores a 723 ºC a partir del carbono segregado por la ferrita.
La perlita es una microestructura que consiste en láminas alternas de ferrita y cementita. Por lo tanto, la perlita contiene cementita, mientras que la ferrita pura no.
La cantidad de austenita retenida aumenta con el incremento del contenido de carbono.
En aceros hipereutectoides, la ferrita aparece como parte de la perlita.
La austenita presenta mayor dureza y ductilidad que la ferrita.
La dureza de la austenita varía con el contenido de carbono.
Las estructuras cristalinas Cúbica Centrada en las Caras (FCC) poseen mayores huecos intersticiales que las Cúbicas Centradas en el Cuerpo (BCC).
La perlita posee menor resistencia y mayor tenacidad que la cementita.
La sorbita es un microconstituyente que presenta una alta resiliencia.
La composición de la martensita varía con el contenido de carbono del acero.
La capacidad de temple se refiere a la aptitud de un acero para alcanzar la máxima dureza tras el temple.
Los aceros para imanes permanentes suelen presentar una estructura martensítica.
Aceros tratados que presentan la misma dureza, a menudo exhiben una resistencia similar.

El grafito es una sustancia blanda, que en las fundiciones grises se presenta en forma laminar, confiriéndoles resistencia al desgaste y a la corrosión.
El grafito, una forma polimórfica del carbono, presenta enlaces covalentes en estructuras hexagonales y fuerzas de Van der Waals entre sus capas.
El tratamiento térmico de maleabilización incluye una etapa de grafitización.
Las fundiciones blancas se caracterizan por no contener grafito.

La microestructura de una fundición con 2,5% de carbono es una mezcla de eutectoide y grafito.
Una fundición gris con 2,4% de carbono solidifica en una mezcla eutectoide.
En una fundición gris con 3,4% de carbono, bajo condiciones de equilibrio estable y metaestable, la microestructura resultante es perlita y grafito.
En la fundición blanca hipoeutéctica, la cementita aparece como cementita primaria, acompañada de cementita eutéctica y eutectoide.
A temperatura ambiente, un acero hipereutectoide y una fundición blanca pueden presentar las mismas fases, pero sus microestructuras difieren: en el acero se observa perlita y cementita secundaria, mientras que en la fundición se encuentran perlita, cementita secundaria y cementita eutéctica.

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