Dominando los Tratamientos Térmicos: Optimización de Materiales
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Tratamientos Térmicos: Mejora de las Propiedades de los Materiales
Los tratamientos térmicos son procesos controlados que se aplican a los materiales, especialmente a los metales, para mejorar sus propiedades. Estos procesos pueden aumentar la dureza, eliminar tensiones internas, reducir la acritud y mejorar la maquinabilidad.
Transformaciones de la Austenita
El punto de partida de los tratamientos térmicos es la austenita, una fase que se forma al calentar el material a altas temperaturas de manera lenta. La velocidad de enfriamiento desde esta fase determina la estructura final del material y, por lo tanto, sus propiedades.
- Enfriamiento lento: Logra estructuras estables similares a las de equilibrio.
- Enfriamiento medio: Produce estructuras perlíticas.
- Enfriamiento rápido: Resulta en una mezcla de perlita fina y martensita.
- Enfriamiento muy rápido: Forma martensita, típica en aceros templados.
La velocidad de enfriamiento determina la estructura final del material.
Curvas TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación)
Las curvas TTT representan las transformaciones de fase que ocurren a diferentes temperaturas y tiempos durante el enfriamiento.
- 1ª curva: Genera perlita gruesa.
- 2ª curva: Genera perlita fina.
- 3ª curva: Genera perlita fina y bainita.
- 4ª curva: Límite del temple.
Tratamientos Térmicos de los Aceros
Mediante los tratamientos térmicos de los aceros, se logran procesos como el recocido, normalizado, temple y revenido.
El calentamiento debe ser progresivo para evitar la generación de grietas. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es el tamaño del grano (quemado a 1200º).
Recocido
El recocido se utiliza para ablandar el material, homogeneizar la estructura, afinar el grano, eliminar la acritud y reducir las tensiones internas. Se realiza calentando el material aproximadamente 50º por encima de la temperatura de austenización.
Tipos de Recocido
- Recocido de homogeneización: Elimina impurezas.
- Recocido de regeneración: Afina el grano.
- Recocido de ablandamiento: Quita el temple.
- Recocido por acritud: Calentar para que no se rompa.
Temple
El temple consiste en calentar el acero hasta la austenita y enfriarlo rápidamente para convertirlo en martensita. Aumenta la dureza y la fragilidad. Si se calienta demasiado, aumenta el tamaño del grano.
Tipos de Temple
- Continuo:
- Austenización completa (hipo-eutectoide).
- Austenización incompleta (hiper-eutectoide, no cargarse la cementita).
- Isotérmico:
- Martempering (Bainita).
- Austempering (Martensita pura).
- Temple superficial.
Revenido
El revenido es un tratamiento complementario al temple que se utiliza para eliminar tensiones y disminuir la fragilidad.
Tratamientos Termoquímicos
Los tratamientos termoquímicos modifican la superficie del material por difusión (carbono, nitrógeno) y aumentan la dureza, la resistencia al desgaste y la corrosión. Los tratamientos principales son la cementación, la nitruración y la cianuración.
Cementación
La cementación aumenta el contenido de carbono en la superficie de la pieza. Puede ser sólida, líquida o gaseosa.
Nitruración
La nitruración aporta nitrógeno a la superficie de un acero para endurecerlo superficialmente. Se calienta entre 500 y 525º, y el proceso es largo, de 24 a 96 horas. No se realiza en aceros con menos de 1% de carbono.
Cianuración
La cianuración enriquece la capa superficial con carbono y nitrógeno. La pieza se calienta entre 800 y 900º en un proceso de aproximadamente 1 hora.