Tratamientos Térmicos del Acero: Tipos y Aplicaciones

Revenido

El revenido es un tratamiento complementario al temple que se utiliza para disminuir las tensiones internas generadas durante el proceso de temple.

• Tensiones de temple: Se producen por un enfriamiento brusco que genera diferencias de temperatura en distintas zonas de la pieza. Estas diferencias provocan dilataciones desiguales y, por lo tanto, tensiones internas.
• Estructura inestable (Ms): Principalmente en aceros de alto contenido de carbono, el enfriamiento brusco puede resultar en la presencia de austenita retenida (austenita que no se ha transformado a temperatura ambiente). Si el porcentaje de austenita retenida es mayor a 6 u 8%, se considera que el temple no ha sido adecuado.

Tipos de Revenido

• Bajo (150-200°C): Permite la difusión del carbono retenido hacia el borde de la martensita en forma de cementita, reduciendo el contenido de carbono retenido a aproximadamente 0.4%. Esto disminuye las tensiones internas sin afectar significativamente la dureza.
• Medio (350°C): Permite una mayor liberación de carbono retenido hacia el borde de la martensita por difusión. Esto reduce la dureza. Si hubiera austenita retenida, se transforma en bainita, que es más dura que la martensita revenida.
• Alto (500°C): Permite la difusión total del carbono, eliminando la estructura de temple. La estructura final consiste en granos de ferrita con nódulos de cementita.

Martempering

El martempering es un tratamiento isotérmico basado en las curvas TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación). Consiste en calentar la pieza hasta la temperatura de austenización y luego enfriarla rápidamente, sin cortar la curva de inicio de la transformación de la austenita, hasta un baño que se mantiene a temperatura constante, ligeramente por encima de Ms. Se mantiene la pieza en el baño el mayor tiempo posible, antes de que comience la transformación de la austenita, y luego se enfría en agua o aceite. Se obtiene una estructura de martensita menos tensionada.

Austempering

En el austempering, la pieza se mantiene a una temperatura ligeramente superior a Ms para obtener la transformación total de la austenita en bainita. La bainita es una microestructura muy tenaz y con mejores características mecánicas que la obtenida por temple y revenido a la misma dureza. Al no haber pasado por la transformación a martensita, se evitan problemas de tensiones y deformaciones.

Patenting

El patenting consiste en calentar la pieza hasta la temperatura de un baño que se mantiene constante para obtener una estructura de sorbita, troostita o bainita. Este proceso se utiliza mucho en el preformado de alambres.

Recocido Isotérmico

En el recocido isotérmico, se elige la temperatura del baño de acuerdo con la estructura que se desea obtener. Una vez alcanzada la transformación completa de la austenita, se puede enfriar más rápidamente en comparación con el recocido clásico. Este proceso es más rápido que el recocido convencional.

Cianuración

• Se emplea en pequeñas piezas de acero.
• No se consiguen capas duras de gran espesor (aunque se logre una cianuración de 1 mm, la capa endurecida no supera los 0.3 mm).
• Se emplean baños de sales de cianuro sin catalizadores a temperaturas de 760 a 950°C, cubiertos con una escama de grafito para que el cianato no supere el 3%.
• Los nitruros terminados interfieren y dificultan la penetración de carbono, por lo que no se pueden usar baños de cianuro cuando se desean capas duras superiores a 0.3 mm. Con catalizadores sí se podrían alcanzar.

Cementación Líquida

• Se emplean sales con el agregado de catalizadores, de tal manera que se incorpore únicamente carbono.
• La dureza se debe exclusivamente a la incorporación de carbono que, con el posterior temple, forma martensita.
• Se logran capas duras de 0.2 a 3 mm.
• La velocidad de incorporación de carbono oscila entre 0.2 y 0.3 mm/h.

Cementación Gaseosa

En este caso, la pieza se mantiene entre 1 y 8 horas en una atmósfera carburante a temperaturas de 850 a 950°C, obteniendo capas cementadas de 0.2 a 1.5 mm de profundidad. En casos especiales, se pueden obtener capas de mayor espesor. Las instalaciones son más complejas y costosas, pero la cementación es más sencilla y rápida. Se justifica para medianas y altas series. La atmósfera está formada por:

• Gas portador o de relleno: Gas inerte o gas combustible totalmente quemado.
• Gas o vapor carburante: Metano, propano, CO, etc.

La velocidad de incorporación suele ser de 0.2 mm/h.

Carbonitruración

Si en la atmósfera de cementación gaseosa se agrega amoníaco, la pieza incorpora carbono y nitrógeno. La dureza se debe a la formación de martensita por la presencia de carbono y a la formación de nitruros por el nitrógeno.

Nitruración

Consiste en colocar la pieza a una temperatura de 500 a 550°C en presencia de amoníaco, en una atmósfera gaseosa o en sales, permitiendo la incorporación de nitrógeno que forma nitruros con los elementos de aleación. Estos nitruros son de alta dureza, obteniendo capas finas y de gran dureza.