Optimización de Propiedades en Aceros: Compendio de Tratamientos Térmicos Esenciales

En la metalurgia de los aceros, los tratamientos térmicos son procesos fundamentales para modificar sus propiedades mecánicas, físicas y químicas, adaptándolos a diversas aplicaciones industriales. A continuación, se detallan algunos de los conceptos y procesos más relevantes en este campo.

Fenómenos y Conceptos Clave en Aceros

Acero Quemado

Este fenómeno tiene lugar cuando la temperatura de calentamiento es muy elevada y se produce una fusión incipiente en los bordes de los granos, lo que facilita la oxidación intergranular. El acero quemado es completamente inservible, ya que sus propiedades mecánicas se degradan irreversiblemente.

Templabilidad

La templabilidad se define como la mayor o menor aptitud de un acero para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de su sección, cuando se enfría en unas condiciones determinadas a partir del estado austenítico. Se mide por la capacidad de esa dureza para penetrar en el interior de la pieza.

Bandas de Temple

Son unas bandas representadas en un diagrama que nos indican los valores mínimos y máximos para el temple de una aleación. Esto ocurre porque siempre hay variaciones en la composición de la aleación, el tamaño de grano y al obtenerlas entre una hornada y otra, lo que influye en la respuesta al temple.

Curvas de Temple

Son indicadores que relacionan la dureza con la velocidad de enfriamiento o con la distancia al extremo templado. Estas curvas son esenciales para indicar la templabilidad de los aceros y predecir su comportamiento durante el proceso de temple.

Tratamientos Térmicos Fundamentales del Acero

Normalizado

El normalizado es un tratamiento térmico similar al recocido, del que se diferencia en que la velocidad de enfriamiento es algo más elevada, así como la temperatura de calentamiento. El enfriamiento se consigue sacando la pieza del horno y dejándolas enfriar en el aire en calma. La estructura que se obtiene varía con la composición y dimensiones de las piezas. Las ventajas que presenta este tratamiento sobre el recocido son que es más fácil de ejecutar, más rápido y que se obtienen estructuras más finas. Sin embargo, con él no se consiguen las mínimas durezas. Los factores de los que depende son los mismos que los del recocido.

Revenido de Aceros

El revenido se aplica siempre a los aceros después de templados para reducir su fragilidad y eliminar las tensiones internas. Consiste en calentar las piezas después de templadas a una temperatura inferior al punto crítico, para provocar la transformación de la martensita en formas más estables, seguido de un enfriamiento más bien rápido.

Temple de Aceros

El temple es un tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada rápidamente, se transforma en el constituyente estructural martensita, confiriendo al acero una elevada dureza.

Recocido de Aceros

El recocido es un tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, se transforma en los constituyentes más estables. Se emplea para:

• Homogeneizar la estructura.
• Afinar el tamaño de grano.
• Ablandar el material.
• Facilitar el mecanizado.
• Eliminar la acritud que produce el trabajo en frío.
• Eliminar tensiones internas.
• Modificar las propiedades físicas y químicas.

Tipos Específicos de Recocido:

Recocido de Homogeneización

Se aplica en los lingotes de acero para destruir la heterogeneidad química que se origina durante la solidificación, logrando una distribución más uniforme de los elementos.

Recocido de Regeneración

Se utiliza en aceros sobrecalentados para afinar el tamaño del grano, y cuando se desea destruir el efecto de un tratamiento térmico mal efectuado. La estructura de grano fino es siempre la de mejores características mecánicas.

Recocido de Ablandamiento

Se efectúa cuando hay necesidad de mecanizar piezas de acero templadas, con el objetivo de reducir su dureza y facilitar la operación de maquinado.

Recocido Globular

Aplicado a aceros hipereutectoides para que la cementita y demás carburos adopten la forma esférica o globular en la matriz blanda de ferrita. Las piezas tratadas con este recocido se mecanizan fácilmente.

Recocido de Estabilización

Se realiza después de los trabajos de forja, laminado y mecanizado, así como a las piezas fundidas, para eliminar las tensiones internas residuales.

Recocido contra Acritud o de Recristalización

El acero se puede trabajar en frío y en caliente. En frío, después de un cierto grado de deformación, adquiere una acritud tal que es imposible continuar deformándolo sin peligro de rotura. Para poder proseguir la deformación, es necesario devolver al acero sus características iniciales de plasticidad, lo que se consigue con este tipo de recocido mediante la recristalización del material.

Recocido Isotérmico

Consiste en enfriar las piezas, en estado austenítico, en un baño de sales a una temperatura determinada y dejarlas allí hasta que la austenita se transforme totalmente en perlita. Posteriormente, se enfrían al aire. Se aplica comúnmente en piezas matrizadas o estampadas.