Tratamientos térmicos y ensayos de materiales: temple, recocido, revenido y pruebas mecánicas

Tratamientos térmicos del acero

Temple: aumenta la dureza y la resistencia del acero. El material se calienta entre 800–900 °C y se enfría rápidamente; cuanto mayor sea el cambio brusco de temperatura, mayor será la dureza obtenida.

Recocido: elimina los estados de desequilibrio creados por tratamientos anteriores. Su objetivo es ablandar el material, regenerar su estructura y eliminar tensiones residuales.

Revenido: reduce las tensiones internas y suaviza los efectos del temple, mejorando la tenacidad.

Normalizado: devuelve al acero a un estado más homogéneo; se consigue eliminar tensiones y los efectos de tratamientos previos.

Ensayos de materiales

Los ensayos de materiales son una serie de procedimientos para conocer las características de los materiales o detectar defectos en las piezas fabricadas.

Objetivos principales

• Determinar propiedades para estudiar aplicaciones.
• Realizar controles de calidad.
• Verificar si el acero empleado es correcto para la utilidad prevista.
• Estudiar y desarrollar nuevos aceros y procesos de fabricación.

Clasificación general

• Conformación: valorar la aptitud del material para fabricar piezas mediante procesos de conformado.
• Características:
  • Químicas: determinar la composición del material.
  • Estructurales: identificar el tipo de estructura.
  • Térmicas: determinar puntos de fusión, puntos críticos, etc.
  • Mecánicas: ensayos (a menudo destructivos) para evaluar propiedades mecánicas.
• Tipos: estáticos y dinámicos.
• Defectos: ensayos destinados a comprobar que no existen fallos que afecten a la pieza.

1. Ensayos metalográficos

Son los más adecuados para conocer la microestructura; permiten observar grietas, disposición de fibras, forma y tamaño de grano.

Fases:

• Toma de muestras.
• Desbaste y pulido.
• Ataque micrográfico (ataque químico o electrolítico).
• Observación con microscopio óptico o electrónico.

2. Ensayos de propiedades mecánicas (Estáticos)

Ensayos de dureza

Sirven para evaluar la resistencia mecánica a la deformación local.

• Dureza al rayado (Mohs): indica la resistencia al rayado; escala del 1 al 10: a mayor número, mayor resistencia.
• Dureza por penetración: consiste en marcar el material con un penetrador y estudiar la deformación residual. Formas de penetrador: bola, cono de diamante, pirámide de diamante.
• Tipos de ensayos de dureza:
  • Rockwell: cono de diamante o penetrador específico.
  • Vickers: pirámide de diamante.
  • Brinell: bola de acero u otro material.

Otros ensayos estáticos

• Ensayo de tracción: determina la resistencia máxima, límite elástico, alargamiento y estricción.
• Ensayo de compresión: verifica la compresión que admite el material antes de deformarse o fracturarse.
• Ensayo de flexión: comprueba la resistencia a la flexión y la deformación cuando la pieza se apoya sobre dos puntos y se aplica carga en el centro.
• Ensayo de torsión: evalúa la resistencia de una sección redonda ante una fuerza torsional y permite conocer el límite torsional.
• Ensayo de cizalladura: determina la resistencia ante esfuerzos cortantes hasta la rotura.

Ensayos de propiedades mecánicas (Dinámicos)

Ensayo de fatiga

La fatiga es la capacidad de un metal para resistir cargas cíclicas sin romperse. La rotura por fatiga se produce cuando se supera repetidamente el límite elástico.

Importancia: la fatiga es la causa de rotura en aproximadamente el 90 % de las fallas en materiales metálicos.

Ejemplo — ensayo de fatiga por voladizo: la probeta se somete a ciclos de tracción y compresión; tras un número de ciclos, un punto de la probeta puede romper por fatiga.

Ensayo de resiliencia

Determina la resistencia que opone un material a la rotura por choque (impacto).

3. Ensayos de conformación

Permiten conocer el comportamiento del material durante los procesos de conformado y estudiar si se modifica su dureza y resistencia.

¿Qué es la acritud de un material?

En el texto original se describe como el aumento de la dureza y la mayor fragilidad que se produce al deformar un material en procesos de conformado. El término técnico adecuado es endurecimiento por deformación (encrupecimiento o work hardening): el material se vuelve más duro y, en muchos casos, más frágil al deformarse en frío.

Tipos de ensayos de conformación

• Ensayo de plegado: somete el material a un plegado simple, doble o alternativo para comprobar la aparición de grietas.
• Ensayo de embutición: muy utilizado para evaluar la aptitud del material en procesos de embutición.
• Ensayo de forja: estudia el comportamiento del metal sometido a golpes de martillo con la pieza previamente calentada. Tipos: estirado, recalcado y punzonado.

Propiedades físicas y químicas

Listado de propiedades (términos en italiano/inglés entre paréntesis cuando aparecen en la fuente):

• Dureza (Durezza)
• Maleabilidad (Malleabilità)
• Ductilidad (Duttillità)
• Conductividad térmica (Conducibilità termica)
• Conductividad eléctrica (Conducibilità elettrica)
• Resistencia mecánica (Resistenza meccanica)
• Brillo (Brillantezza)
• Densidad (Densità)
• Punto de fusión (Punto di fusione)
• Elasticidad (Elasticità)
• Fatiga (Fatica)

Metales

Listado de metales con su nombre en italiano (según la fuente) y su traducción al español:

• L'ORO: el oro
• L'ARGENTO: la plata
• IL FERRO: el hierro
• L'ACCIAIO: el acero
• IL BRONZO: el bronce
• IL RAME: el cobre
• LO STAGNO: el estaño
• IL PIOMBO: el plomo

Versión corregida del contenido repetido

A continuación se incluye la repetición del contenido original, respetando su presencia pero corregida ortográfica y estilísticamente.

Tratamientos térmicos

Temple: aumenta la dureza y la resistencia del acero. El material se calienta entre 800–900 °C y se enfría rápidamente; cuanto mayor sea el cambio brusco de temperatura, mayor será la dureza obtenida.

Recocido: elimina los estados de desequilibrio creados por tratamientos anteriores; su fin es ablandar el material, regenerar su estructura y eliminar tensiones.

Revenido: elimina tensiones internas y suaviza los efectos del temple.

Normalizado: devuelve al acero a un estado más homogéneo y elimina tensiones y efectos de tratamientos previos.

Ensayos de materiales

Son procedimientos para conocer las características de los materiales o descubrir defectos en las piezas fabricadas.

• Conformación: evalúa la aptitud del material para fabricar piezas mediante procesos de conformado.
• Características:
  • Químicas: análisis de la composición.
  • Estructuras: determinación del tipo de estructura.
  • Térmicos: puntos de fusión, puntos críticos, etc.
  • Mecánicos: ensayos destructivos y no destructivos para ver las propiedades mecánicas.
• Tipos: estáticos y dinámicos.
• Defectos: comprobar la ausencia de fallos que afecten a la pieza.

Finalidades: determinar propiedades para estudiar aplicaciones, realizar controles de calidad, verificar la idoneidad del acero, estudiar nuevos aceros y desarrollar nuevos procesos de fabricación.

Ensayos metalográficos

Permiten conocer la estructura; se observan grietas, disposición de fibras y tamaño del grano.

Fases: toma de muestras, desbaste y pulido, ataque micrográfico y observación con equipos.

Ensayos de propiedades mecánicas (Estáticos)

Ensayos de dureza: permiten conocer la resistencia mecánica.

• Dureza al rayado (Mohs): resistencia al rayado, escala del 1 al 10.
• A la penetración: marcar el material con un penetrador y estudiar la deformación (penetradores: bala, cono de diamante, pirámide de diamante).
• Tipos: Rockwell (cono de diamante), Vickers (pirámide de diamante), Brinell (bola).

Ensayo de tracción: determina resistencia, límite de elasticidad, alargamiento y estricción.

Ensayo de compresión: comprueba la compresión que admite el material antes de deformarse o romperse.

Otros ensayos

• Ensayo de flexión: comprueba la resistencia a la flexión y la deformación cuando la pieza se apoya sobre dos puntos y se aplica carga en el centro.
• Ensayo de torsión: evalúa la resistencia de una sección redonda ante una fuerza torsional.
• Ensayo de cizalladura: determina la respuesta del acero a esfuerzos de corte hasta la rotura.

Ensayos dinámicos

Ensayo de fatiga: capacidad del metal para resistir cargas continuas sin romperse; la rotura por fatiga ocurre cuando se supera el límite elástico tras repetidos ciclos.

Importancia: es causa de la mayoría de las roturas en materiales metálicos.

Ejemplo: ensayo de fatiga por voladizo, donde la probeta se somete a ciclos de tracción y compresión hasta la rotura por fatiga.

Ensayo de resiliencia: comprueba la resistencia a la rotura por choque.

Ensayos de conformación (repetidos)

Conocer el comportamiento al conformado y si se altera la dureza y la resistencia.

¿Qué es la acritud de un material?

Se describe como el aumento de la dureza y la fragilidad tras la deformación. Término técnico: endurecimiento por deformación (encrupecimiento).

Ensayos de conformación

• Ensayo de plegado: plegado simple, doble o alternativo para detectar grietas.
• Ensayo de embutición: uno de los más utilizados para evaluar la aptitud al embutido.
• Ensayo de forja: comprobar comportamiento bajo golpes de martillo con pieza calentada; tipos: estirado, recalcado y punzonado.

Propiedades y metales (repetición corregida)

Propiedades físicas y químicas: dureza, maleabilidad, ductilidad, conductividad térmica, conductividad eléctrica, resistencia mecánica, brillo, densidad, punto de fusión, elasticidad y fatiga.

Metales: el oro, la plata, el hierro, el acero, el bronce, el cobre, el estaño y el plomo.