Tratamientos Térmicos y Componentes en Aceros y Hormigones: Conceptos Clave
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Preguntas y Respuestas sobre Tratamientos Térmicos en Aceros
¿Qué finalidad tiene el recocido de estabilización y el recocido globular?
El recocido de estabilización se aplica a piezas sometidas a procesos de forja o laminado en frío, que generan tensiones internas. En aceros, este tratamiento busca eliminar dichas tensiones, aumentando la movilidad de los átomos para que se ordenen mejor.
El recocido globular se aplica a aceros hipereutectoides, usados en la fabricación de herramientas. Su objetivo es que la cementita y otros carburos adopten una forma esférica, facilitando la mecanización de los materiales obtenidos.
¿Qué es la austenita?
La austenita está formada por una solución sólida de inserción de carbono en hierro gamma. Solo es estable a temperaturas superiores a 723ºC, descomponiéndose a temperaturas más bajas en ferrita y cementita mediante reacciones eutectoides. En aceros con alto contenido de elementos de aleación, puede ser estable a temperatura ambiente. Presenta alta resistencia a la corrosión, buena deformabilidad, baja dureza, no es magnética y resiste bien al desgaste. Es el componente más denso en los aceros.
¿Qué es la ferrita?
La ferrita está formada por una solución sólida de inserción en hierro alfa (Feα). Su solubilidad máxima es de 0,025% a 723ºC, disminuyendo a 0,008% a temperatura ambiente. Es el componente más blando y deformable de los aceros. Se encuentra a bajas temperaturas, siendo el más importante en este rango. Se encuentra en aceros hipoeutectoides y, mezclada con cementita, forma la perlita.
¿Qué es la ledeburita?
La ledeburita es un constituyente eutéctico de las fundiciones, formado por austenita y cementita. Se origina al solidificar las fundiciones a 1145ºC.
Capacidad de temple
Es la máxima dureza que se puede obtener en un acero al aplicarle un tratamiento de temple. Depende del porcentaje de carbono.
Diámetro crítico
Es el diámetro máximo en el que toda la estructura es martensita. Depende de la dureza y del material tratado.
Diámetro crítico ideal
Es el mayor diámetro de una barra cilíndrica que, al enfriarse en agua, presenta en su núcleo una estructura totalmente martensítica.
Recocido de homogeneización y regeneración
El recocido de homogeneización busca uniformizar la composición química de un metal o aleación, asegurando que la cantidad de cada elemento sea igual en toda la pieza. Se realiza a una temperatura próxima a la de fusión, seguido de un enfriamiento lento.
El recocido de regeneración busca devolver la pieza a su estado inicial, eliminando los efectos de un tratamiento térmico mal realizado.
Fases intermedias
La combinación de metales con metaloides da lugar a compuestos que normalmente carecen de propiedades metálicas. Algunos metales se unen entre sí o con metaloides y forman compuestos intermetálicos, que conservan las propiedades de los enlaces iónicos y covalentes.
Variables que influyen en los coeficientes de difusión
Las variables que influyen son:
- Las sustancias que difunden y los materiales a través de los cuales ocurre la difusión.
- La temperatura, que ejerce gran influencia en los coeficientes y en las velocidades de difusión.
Formas del carbono en los productos siderúrgicos
El carbono puede encontrarse en las siguientes formas:
- Disuelto en el hierro gamma, formando la solución sólida intersticial austenita, y en muy pequeña proporción, en el hierro alfa o ferrita.
- Combinado con el hierro formando cementita.
- Libre formando láminas de grafito.
¿Cuál de las distintas formas alotrópicas del hierro disuelve mayor cantidad de carbono?
El hierro gamma disuelve hasta un 2% de carbono a 1130ºC. La solución sólida de inserción formada se llama austenita, y solo es estable a altas temperaturas. El hierro gamma posee mayor capacidad para formar soluciones sólidas de inserción que el hierro alfa, ya que el espacio en el centro de los cubos puede alojar fácilmente a los elementos de pequeño diámetro atómico.
¿Qué es la martensita?
Es un constituyente de los aceros que aparece a partir de un estado austenítico al producirse un enfriamiento muy rápido del acero a más de 600ºC.
Enfriamiento de los aceros
- Lento (-50ºC): Perlita gruesa.
- Intermedio (50-200ºC): Perlita fina.
- Rápido (200-500ºC): Perlita fina más martensita.
- Muy rápido (+600ºC): Martensita.
¿Qué es la cementita y la perlita?
La cementita es carburo de hierro (Fe3C), que contiene un 6,67% de carbono y el resto de hierro. La perlita es un constituyente eutectoide formado por capas alternas de ferrita y cementita.
Fraguado del hormigón y componentes
El hormigón se diseña para que tenga unas propiedades mínimas tanto en estado fresco como endurecido, y que además tenga el coste más bajo posible. El coste depende de los materiales, el equipo, la mano de obra, etc., aunque normalmente lo fija el tipo de hormigón. Los materiales son:
- Cemento: Es el componente más importante. Debe estar seco, suelto y sin grumos de un fraguado anticipado. Se debe conservar en un sitio seco, cubierto y con ventilación.
- Áridos: Constituyen el 75% del volumen del hormigón. Se clasifican en áridos gruesos (más de 5 mm) y áridos finos (entre 0,07 y 5 mm). Para lograr una mayor compacidad, se mezclan dos tipos de áridos, que pueden ser triturados o naturales, y no deben contener sustancias orgánicas.
- Agua: Debe ser potable o, como mínimo, no tener impurezas. Nunca puede ser agua de mar.
- Aditivos: Son componentes químicos que se añaden en pequeña cantidad para modificar las propiedades del hormigón, por ejemplo, acelerantes o retardantes.