Tratamientos Térmicos, Corrosión y Desgaste en Materiales Industriales: Fundamentos y Tipos

Diagramas TTT: Curvas de Tiempo-Temperatura-Transformación

Los diagramas TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación) son representaciones gráficas que muestran el tiempo necesario, a una temperatura constante, para que se inicie y termine una transformación de fase. Estas curvas son esenciales en el diseño y control de los tratamientos térmicos.

Tipos de Temple

El temple es un tratamiento térmico que busca aumentar la dureza y resistencia de un material. Existen varios tipos:

• Temple continuo de austenización completa: Se calienta el material hasta la austenización completa y luego se enfría rápidamente.
• Temple continuo de austenización incompleta: Similar al anterior, pero el calentamiento no llega a la austenización completa.
• Temple martensítico o martempering: Se enfría rápidamente hasta una temperatura justo por encima de Ms (inicio de la transformación martensítica), se mantiene y luego se enfría al aire.
• Temple austempering: Se enfría rápidamente hasta una temperatura en la zona bainítica, se mantiene hasta la transformación completa y luego se enfría al aire.
• Temple superficial: Solo se calienta y enfría rápidamente la superficie de la pieza.

Recocido: Tratamiento Térmico para Eliminar Defectos

El recocido es un tratamiento térmico que consiste en calentar un material hasta una temperatura específica, mantenerla durante un tiempo determinado y, posteriormente, enfriarlo lentamente. Su principal finalidad es revertir los efectos del temple, aunque también persigue otros objetivos:

• Eliminar tensiones internas generadas por el temple.
• Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del material.
• Obtener una microestructura específica deseada.

Tipos de Recocido

• Recocido de aleaciones Fe-C: Específico para aleaciones de hierro y carbono.
• Normalizado: Refina la estructura del grano y mejora la homogeneidad.
• Recocido total: Busca la máxima blandura y maquinabilidad.
• Globulización: Produce una microestructura con carburos esferoidales.
• Revenido: Se realiza después del temple para reducir la fragilidad y aumentar la tenacidad.

Tratamientos Termoquímicos: Cementación, Carbonitruración y Nitruración

Los tratamientos termoquímicos modifican la composición química de la superficie de un material. Algunos ejemplos son:

• Cementación: Enriquecimiento superficial con carbono.
• Carbonitruración: Enriquecimiento superficial con carbono y nitrógeno.
• Nitruración: Enriquecimiento superficial con nitrógeno.

Tabla de Ánodos y Cátodos: Corrosión Electroquímica

La corrosión electroquímica se basa en la formación de una pila galvánica. Se deben considerar los siguientes puntos:

• El material con el potencial más negativo actúa como ánodo y se oxida.
• La velocidad de corrosión aumenta con la diferencia de potencial entre los materiales.
• Para minimizar la corrosión, la superficie del ánodo debe ser mayor que la del cátodo.

Tipos de Corrosión

La corrosión puede manifestarse de diversas formas:

• Corrosión uniforme: Ataque generalizado en toda la superficie.
• Corrosión galvánica: Ocurre entre dos metales diferentes en contacto.
• Corrosión por aireación diferencial: Se produce por diferencias en la concentración de oxígeno.
• Picaduras: Ataque localizado que forma pequeñas cavidades.
• Corrosión intergranular: Ataque preferencial en los límites de grano.
• Corrosión selectiva: Eliminación de un elemento de una aleación.
• Corrosión por erosión: Combinación de corrosión y desgaste mecánico.

Métodos de Protección contra la Corrosión

Existen diversas estrategias para combatir la corrosión:

• Diseño adecuado: Evitar zonas de estancamiento, contacto entre metales diferentes, etc.
• Inhibidores: Sustancias que reducen la velocidad de corrosión.
• Recubrimientos protectores:
  • Metálicos (por ejemplo, galvanizado).
  • Orgánicos (por ejemplo, pinturas).
  • Con reacción superficial (por ejemplo, fosfatado).
• Protección anódica y pasivación: Formación de una capa protectora de óxido.
• Protección catódica: Convertir el metal a proteger en cátodo. Existen dos variantes:
  • Ánodo de sacrificio: Se conecta un metal más activo que se corroe preferentemente.
  • Voltaje impuesto: Se aplica una corriente eléctrica externa.

Formas de Oxidación

La capa de óxido formada puede tener diferentes características:

• La capa de óxido ocupa un volumen menor que el metal original (capa no protectora).
• La capa de óxido ocupa un volumen casi igual que el metal original (capa parcialmente protectora).
• La capa de óxido ocupa un volumen mayor que el metal original (capa protectora, si es adherente y compacta).

Desgaste y Erosión

El desgaste es la pérdida de material de una superficie debido a la interacción mecánica con otra superficie u objeto. Es una de las principales causas de fallo en maquinaria. La abrasión es un tipo común de desgaste.

Erosión Líquida o Cavitación

La cavitación ocurre cuando un líquido que contiene burbujas de gas experimenta cambios de presión. Las burbujas crecen en zonas de baja presión y colapsan en zonas de alta presión. Este colapso genera ondas de choque que ejercen presiones elevadas sobre áreas localizadas, provocando el desprendimiento de material.