Tratamientos de Materiales: Térmicos, Termoquímicos, Superficiales y Mecánicos

Tratamientos de los Materiales: Tipos y Aplicaciones

Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos modifican las propiedades mecánicas de los materiales mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento. No alteran la composición química del material. El proceso general consta de tres fases:

1. Calentamiento hasta una temperatura específica (usualmente por encima de la temperatura crítica Ac3).
2. Mantenimiento a esa temperatura.
3. Enfriamiento (la velocidad de enfriamiento es clave).

Tipos de tratamientos térmicos:

• Temple: Calentamiento a una temperatura ligeramente superior a la crítica (900-950°C), seguido de un enfriamiento rápido (transformación de austenita a martensita). Aumenta la dureza y resistencia del acero, pero también su fragilidad. Requiere un revenido posterior para aliviar tensiones. Incrementa la resistencia a la tracción, dureza, elasticidad, resistencia a la corrosión y magnetismo.
• Revenido: Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica y enfriamiento al aire. Reduce la fragilidad y las tensiones internas generadas por el temple. Se aplica *exclusivamente* a piezas previamente templadas.
• Recocido: Proceso opuesto al temple. Aumenta la plasticidad, ductilidad y tenacidad del material, disminuyendo su dureza. Elimina la acritud (fragilidad causada por deformación en frío), afina el grano y homogeneiza la estructura. Existen varios tipos:
  • De regeneración: Calentamiento por encima de la temperatura crítica, enfriamiento lento hasta 500°C y luego al aire. Regenera la estructura del acero.
  • Contra la acritud: Recupera la plasticidad, ductilidad y tenacidad de metales deformados en frío (laminado, estirado). Elimina tensiones internas. Se realiza a 600-700°C seguido de enfriamiento al aire.
  • De estabilización: Elimina tensiones internas después del mecanizado. Se realiza a bajas temperaturas y tiempos prolongados.
  • De ablandamiento: Ablanda aceros de alta resistencia, aceros forjados o laminados y fundiciones grises. Se realiza por debajo de la temperatura eutectoide.
  • Isotérmico: Transforma la perlita laminar. Común en piezas estampadas.
  • Doble recocido: Logra durezas muy bajas. Combina un recocido de regeneración seguido de un recocido subcrítico.
• Normalizado: Elimina los efectos de tratamientos térmicos previos. Calentamiento a 50°C por encima de la temperatura crítica, asegurando la austenización completa. Afina la estructura y elimina tensiones (por ejemplo, después de la forja). Se utiliza principalmente en aceros al carbono de baja aleación.
• Bonificado: Combinación de temple y revenido a alta temperatura. Se aplica a aceros aleados o con alto contenido de carbono.

Tratamientos Termoquímicos

Estos tratamientos modifican la composición química de la capa superficial del material mediante calentamiento y enfriamiento controlados en presencia de elementos químicos específicos.

• Cementación: Aumenta el contenido de carbono en la capa superficial, incrementando la dureza y resistencia al desgaste, mientras que el núcleo mantiene su tenacidad. Se realiza a temperaturas de austenización (850-950°C). Se suele acompañar de un temple y revenido posteriores. Se aplica a aceros con bajo porcentaje de carbono.
• Cianuración: Introduce carbono y nitrógeno simultáneamente en la capa superficial. Aumenta la dureza, resistencia al desgaste y la templabilidad. Mejora la resistencia a la fatiga, torsión y flexión. Puede ser gaseoso (carbonitruración) o líquido (cianuración).
• Nitruración: Endurece la superficie del acero mediante la incorporación de nitrógeno, formando nitruros. Se realiza a temperaturas relativamente bajas (alrededor de 500°C) en una atmósfera de amoníaco durante un tiempo prolongado (1-4 días). Proporciona mayor dureza y resistencia al desgaste que la cementación.
• Sulfinización: Incorpora carbono, nitrógeno y azufre a la capa superficial mediante inmersión en sales a 570°C. Aumenta la resistencia al desgaste y reduce el coeficiente de rozamiento.

Tratamientos Superficiales

Estos tratamientos mejoran las propiedades de la superficie sin alterar la composición química del material base.

• Metalización: Deposita una capa de metal (aluminio, zinc, plomo) sobre la superficie para proteger el metal base. Objetivos: reparación, recargue de material, protección contra el desgaste, agentes externos y corrosión.
• Cromado duro: Recubrimiento electrolítico que deposita una capa de cromo duro. Aumenta la resistencia al desgaste, al rayado y a la corrosión.
• Galvanizado: Proceso electroquímico que recubre un metal con otro (por ejemplo, acero con zinc).
• Otros: Incluyen tratamientos por inmersión, electrólisis y deposiciones químicas o físicas de vapor.

Tratamientos Mecánicos

Estos tratamientos mejoran las características de la pieza mediante deformación mecánica.

• Ausforming: Temple con deformación plástica controlada, seguido de un enfriamiento rápido. Aumenta la resistencia a la tracción de los aceros.
• Forja: Deformación a alta temperatura mediante golpes o presión. Mejora las propiedades mecánicas y la homogeneidad de la estructura (direcciona las fibras del material). El uso de prensa no afina el grano.
• Otros: Laminación en frío, laminación en caliente, granallado, etc.