Tratamientos Térmicos del Acero: Procesos y Aplicaciones Industriales
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Definición de Tratamientos Térmicos
Los tratamientos térmicos del acero son una combinación de operaciones de calentamiento y enfriamiento, aplicadas a un metal o aleación en estado sólido, con tiempos determinados. El objetivo es modificar su microestructura para obtener las propiedades mecánicas deseadas.
Diferencias entre Trabajo en Frío y Trabajo en Caliente
Trabajo en frío:
Se refiere al trabajo realizado a temperatura ambiente o inferior. Este proceso ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia original del metal, produciendo una deformación plástica.
Trabajo en caliente:
Es la deformación plástica del material metálico a una temperatura superior a la de recristalización. Permite dar forma al metal de manera más eficiente que el trabajo en frío.
Diferencias clave:
Trabajo en frío | Trabajo en Caliente |
Existe endurecimiento por deformación. | No existe endurecimiento por deformación. |
Se crean dislocaciones que permanecen en el material. | Se crean dislocaciones, pero estas desaparecen por difusión. |
El material se endurece. | El material no se endurece. |
Se realiza mediante golpes, por ejemplo, con un martillo. | Se realiza a altas temperaturas. |
Etapas del Recocido
El recocido generalmente se divide en tres etapas:
- Recuperación: En esta primera etapa, el material recupera sus propiedades físicas, como la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y la resistividad. Las propiedades mecánicas no cambian.
- Recristalización: En esta segunda etapa, los materiales trabajados en frío sufren una recristalización, en la que aparece un nuevo juego de granos libres de deformación. Desaparece la dureza y la resistencia adquirida por el trabajo en frío, y se recupera la ductilidad.
- Crecimiento de grano: En esta tercera etapa, los granos grandes crecen a expensas de los granos pequeños. El objetivo es lograr un tamaño de grano homogéneo, no necesariamente que el grano crezca de forma descontrolada.
Temple
- El temple consiste en calentar la pieza de acero a una temperatura de austenita +50 °C y luego enfriarla rápidamente en un medio de enfriamiento para obtener martensita.
Revenido
- El revenido es un tratamiento térmico que se realiza después del temple. El acero se vuelve a calentar a una temperatura inferior a la eutectoide para descomponer la martensita y transformarla, según el tiempo de exposición y la temperatura, en las siguientes estructuras:
- Bainita
- Stidita
- Sorbita
- Troostita
Mecanismos y Medios de Enfriamiento para el Temple
- Corriente de aire
- Agua
- Salmuera
- Aceite
- Metales fundidos
(Nota: La descripción del ensayo Jominy se ha omitido por estar incompleta y requerir una imagen para su correcta comprensión)
Templabilidad y Dureza
La templabilidad se refiere a la capacidad del acero para adquirir dureza mediante el temple. También indica la profundidad a la que el acero puede endurecerse. La dureza es la resistencia que ofrece un material a la rayadura o a la penetración de un material más duro.
Esfuerzo Residual
Los esfuerzos residuales son distribuciones autoequilibrantes de esfuerzo axial que se generan en la sección transversal de miembros de acero durante su fabricación.
Shot Peening
El shot peening es un tratamiento superficial que forma parte del campo del granallado. El objetivo de este proceso es incrementar la resistencia a la fatiga de los componentes sometidos a fuertes tensiones.