Tratamientos Térmicos del Acero: Fundamentos y Aplicaciones

Los tratamientos térmicos son procesos fundamentales en la metalurgia para modificar las propiedades mecánicas de los metales, especialmente el acero, mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento. A continuación, se detallan los principales tipos de tratamientos térmicos.

Temple

El temple es un proceso de enfriamiento rápido que impide la realización completa de las transformaciones microestructurales del acero, resultando en una estructura metaestable.

Efecto del Tamaño del Grano

• Grano Grande: Conduce a peores propiedades mecánicas.
• Grano Fino: Resulta en un material más duro, resistente al choque y a la tracción.

Finalidad

Aumentar la dureza y la resistencia mecánica del acero.

Realización

1. Calentamiento: Se calienta el acero hasta una temperatura superior a la crítica (temperatura de austenización).
2. Caldeamiento: Mantenimiento a esa temperatura para asegurar que toda la masa adquiera una temperatura uniforme. El tiempo de caldeamiento depende del diámetro de la pieza.
3. Enfriamiento Rápido: Se enfría rápidamente para no permitir la transformación a un estado estable de los constituyentes adquiridos durante el calentamiento. Con esto, se consigue un constituyente “anormal” (martensita) con su estructura cristalina deformada, cuya tensión interna aumenta la dureza. El objetivo principal del enfriamiento rápido es transformar toda la austenita en martensita.

Resultados del Temple

Con el temple se consigue:

• Mayor dureza.
• Mayor límite elástico.
• Mayor resistencia a la rotura.

Sin embargo, se pierde:

• Resiliencia.
• Alargamiento.

Revenido

El revenido es un tratamiento térmico posterior al temple, diseñado para suavizar sus efectos.

Finalidad

Reducir las tensiones internas ocasionadas por el temple y mejorar las características del material, reduciendo su fragilidad.

Realización

1. Calentamiento: Se calienta el material hasta una temperatura inferior a A1, pero muy delimitada y controlada.
2. Caldeamiento: Mantenimiento a esa temperatura hasta que se iguale en toda la pieza.
3. Enfriamiento: La velocidad de enfriamiento no tiene una influencia especial en los efectos finales.

Resultados del Revenido

El revenido provoca los siguientes cambios en las propiedades mecánicas:

• Disminuye la resistencia a la rotura.
• Disminuye la dureza.
• Disminuye el límite elástico.
• Aumenta el alargamiento.
• Aumenta la resiliencia.

Recocido

El recocido implica un enfriamiento suficientemente lento para facilitar el desarrollo completo de las transformaciones microestructurales.

Finalidad

• Ablandar el material.
• Afinar el grano.
• Eliminar tensiones internas y la acritud del material trabajado en frío.

Realización

1. Calentamiento: Se calienta el material hasta una temperatura adecuada según el tipo de acero.
2. Caldeamiento: Mantenimiento a esa temperatura hasta que se iguale en toda la pieza.
3. Enfriamiento Lento: Se enfría lentamente, a menudo dentro del horno.

Resultados del Recocido

El recocido produce los siguientes efectos:

• Disminuye la resistencia a la rotura.
• Disminuye el límite elástico.
• Disminuye la dureza.
• Aumenta el alargamiento.
• Aumenta el ablandamiento (ductilidad).

Normalizado

El normalizado es un enfriamiento medianamente rápido que permite un desarrollo parcial de las transformaciones microestructurales.

Finalidad

Restaurar el acero a un estado normal después de tratamientos defectuosos o de haber sido trabajado en caliente o frío (por forja, laminación, etc.). Con este proceso, se consigue afinar su estructura y eliminar tensiones internas.

Realización

1. Calentamiento: Se calienta el acero aproximadamente 50ºC por encima de la temperatura Ac3, hasta conseguir una estructura completamente austenítica.
2. Enfriamiento: Se enfría al aire tranquilo. La velocidad de enfriamiento es más lenta que la del temple y más rápida que la del recocido de regeneración.

Aplicación

Este tratamiento se emplea principalmente para aceros con un contenido de carbono entre 0.15% y 0.5%.