Tratamiento Térmico del Acero: Fundamentos, Procesos y Resultados

Tratamiento Térmico del Acero

El tratamiento térmico es un proceso clave para modificar las propiedades físicas y mecánicas del acero mediante calentamiento y enfriamiento controlados. Su objetivo es mejorar la resistencia, tenacidad y reducir tensiones internas.

Fases del Tratamiento Térmico

• Calentamiento: Se debe realizar de manera uniforme para evitar daños en la estructura del material.
• Permanencia en temperatura máxima: Se mantiene el acero a la temperatura específica según su composición.
• Tiempo de permanencia: Controlado para evitar el crecimiento excesivo del grano y asegurar la transformación estructural deseada.

Clasificación de los Tratamientos Térmicos

1. Sin Cambios en la Composición Química

• Recocido: Reduce la dureza y mejora la maquinabilidad.
• Templado: Aumenta la dureza y resistencia del acero.
• Revenido: Disminuye la fragilidad tras el templado.
• Normalizado: Estabiliza la estructura del acero para otros tratamientos.

2. Con Cambios en la Composición Química (Tratamientos Termoquímicos)

• Nitruración: Aumenta la dureza superficial incorporando nitrógeno.
• Cementación: Incrementa el contenido de carbono en la superficie.
• Cianuración y Carbonitruración: Mejoran la dureza superficial con carbono y nitrógeno.
• Sulfinización: Mejora la resistencia al desgaste con azufre.

Tipos de Recocido

• Recocido completo: Reduce la dureza y mejora la estructura.
• Recocido de difusión: Homogeneiza la composición química.
• Recocido de ablandamiento: Minimiza la dureza para procesos de conformado.
• Recocido isotérmico: Optimiza el tiempo de tratamiento y mejora la perlita.

Temple

El temple es un proceso de enfriamiento rápido del acero desde altas temperaturas (750°C – 900°C) para aumentar su dureza y resistencia. Los medios de enfriamiento más comunes son agua, aceite y aire. Cada medio tiene sus características:

• Temple al agua: Enfriamiento rápido, usado para aceros al carbono, pero puede causar grietas en aceros aleados.
• Temple al aceite: Enfriamiento más lento, usado para aceros al carbono de menos de 5 mm y aceros aleados, reduce la fragilidad.
• Temple al aire: Enfriamiento uniforme, usado en aceros rápidos.

Después del temple, el acero queda frágil, por lo que se realiza un revenido para mejorar su tenacidad.

Revenido

El revenido es un tratamiento térmico que sigue al temple, calentando el acero a temperaturas entre 150°C y 730°C, seguido de un enfriamiento controlado. Este proceso mejora la tenacidad del acero, reduciendo su dureza y resistencia mecánica, pero eliminando tensiones internas.

El revenido se realiza en tres fases:

• Calentamiento a temperatura inferior a la crítica.
• Mantenimiento de la temperatura para asegurar uniformidad.
• Enfriamiento a velocidad variable.

Tratamientos Termoquímicos

Los tratamientos termoquímicos modifican la superficie del acero mediante la introducción de elementos químicos como carbono, nitrógeno y azufre. Los principales tratamientos son:

• Cementación: Aumenta la dureza superficial añadiendo carbono.
• Nitruración: Aumenta la dureza superficial añadiendo nitrógeno.
• Cianuración: Endurecimiento superficial usando cianuro.
• Carbonitruración: Introduce carbono y nitrógeno en la superficie.
• Sulfinización: Mejora la resistencia al desgaste añadiendo azufre.

Propiedades Mejoradas

Los tratamientos térmicos y termoquímicos buscan mejorar propiedades clave del acero, tales como:

• Alta resistencia al desgaste.
• Dureza excelente.
• Ductilidad mejorada.
• Resistencia a la tracción.