Metalurgia Esencial: Conceptos y Tratamientos Térmicos de Materiales

Conceptos Fundamentales de Solubilidad

Insolubilidad Total en Estado Sólido

Es un sistema binario en el que sus componentes son solubles en estado líquido e insolubles en estado sólido.

Solubilidad Parcial en Estado Sólido

Es un sistema binario con solubilidad limitada en estado sólido y solubilidad total en estado líquido. Se caracteriza porque, en estado sólido, los metales A y B son parcialmente solubles en porcentajes muy pequeños.

Fases del Hierro Puro

Hierro Alfa

Admite un 0.008% de carbono a temperatura ambiente.

Hierro Beta

Tiene la misma estructura que el hierro alfa, pero el aumento de la temperatura incrementa la distancia interatómica y pierde su comportamiento magnético tras superar los 768 °C.

Hierro Delta

Posee la misma estructura cristalina que el hierro alfa, pero distinta separación interatómica y un débil magnetismo.

Diagramas de Fases Clave

Diagrama Eutéctico

Se caracteriza por tener una línea de solidus horizontal que coincide con la temperatura eutéctica. En la mezcla eutéctica se produce el paso de líquido a sólido a una sola temperatura y sin la formación simultánea de dos fases en equilibrio.

Diagrama Eutectoide

Se caracteriza por tener una transformación de fase semejante a la eutéctica, pero en este caso se pasa de un sólido a dos sólidos (α+β).

Microconstituyentes del Acero y Fundiciones

Ferrita

Es un hierro alfa puro, el constituyente más blando y dúctil del acero.

Cementita

Microconstituyente más duro y frágil de los aceros.

Perlita

Formada por 86.5% de ferrita y 13.5% de cementita.

Austenita

Constituyente más denso de los aceros, no es estable a temperatura ambiente.

Ledeburita

Constituyente de las fundiciones eutécticas, formado por austenita y cementita.

Tratamientos Termoquímicos y Térmicos

TTT (Curvas Tiempo, Temperatura y Transformación)

Representan el tiempo necesario para transformar la austenita en martensita, bainita superior y bainita inferior.

Cementación

Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de una pieza de acero por exposición a una atmósfera rica en carbono a la temperatura de austenización. Se aplica a piezas que deben ser resistentes al desgaste y a los impactos.

Nitruración

Consiste en exponer las piezas a una atmósfera rica en nitrógeno a una temperatura de 500 °C a 525 °C durante un tiempo que puede llegar hasta 90 horas. Con esto se consigue formar nitruros de hierro y de los elementos de aleación, lo que proporciona dureza.

Revenido

Tratamiento térmico que se aplica a piezas previamente templadas. Poseen gran fragilidad, tensiones internas residuales y son difíciles de mecanizar debido a su gran dureza. Se aplica a temperaturas entre 200 °C y 650 °C. Al tratamiento completo de temple y revenido se le conoce como bonificado.

Temple

Tratamiento térmico en el que se calienta el material por encima de la temperatura crítica superior y se enfría rápidamente para obtener martensita.

Recocido

Algunas de sus finalidades pueden ser:

• Liberar o eliminar tensiones internas.
• Ablandar el acero.
• Afinar el grano de la estructura.
• Disminuir la resistencia mecánica, el límite elástico y la dureza.