Tratamientos Térmicos y Termoquímicos de los Aceros

Tratamientos Térmicos de los Aceros

Un tratamiento térmico consiste en el calentamiento de una pieza hasta alcanzar su temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento a una velocidad apropiada, con el objetivo de obtener en el acero una microestructura que presente las características mecánicas buscadas.

Tipos de Recocido en Aceros

Recocido de regeneración

El objetivo es obtener una estructura blanda con propiedades uniformes. Consiste en un calentamiento a una temperatura superior a Ac₃ o Ac_m hasta conseguir la austenización completa y la homogeneización de la austenita. Se mantiene a dicha temperatura para que, mediante un enfriamiento lento, la austenita residual se transforme en perlita laminar gruesa, logrando así una perlita blanda.

Recocido de ablandamiento

Pretende reducir la dureza excesiva de las piezas para facilitar su posterior mecanizado. Los aceros hipereutectoides pueden quedar excesivamente duros, incluso después de un recocido de regeneración. Lo adecuado es un recocido donde no se consiga austenización total, recomendándose una temperatura de entre 25 y 40 °C por debajo de Ac₁. Este tratamiento suele ser eficaz, pero en el caso de aceros altamente aleados, con seguridad la dureza resultante puede resultar todavía excesiva.

Recocido contra acritud

Pretende eliminar la acritud y recuperar la capacidad de deformación de los aceros trabajados en frío. Se lleva a cabo calentando las piezas de acero hasta unos 20 a 30 °C por debajo de Ac₁, con un mantenimiento de 30 a 60 minutos, seguido de un enfriamiento al aire.

Normalizado

Tratamiento térmico que consta de un calentamiento a una temperatura igual o superior a Ac₃ o Ac_m para obtener la austenización total, seguido de un enfriamiento al aire tranquilo. Se sitúa a medio camino entre un recocido y un temple.

Temple del Acero

Tiene como objetivo mejorar las características de resistencia mecánica de los aceros, elevando la carga de rotura y el límite elástico a expensas de la ductilidad mediante un incremento sustancial de la dureza. Al disponer de una elevada resistencia, permite utilizar piezas de secciones más reducidas y construir elementos estructurales más ligeros.

Consiste en un calentamiento a temperatura superior a Ac₃ o Ac_m, manteniendo la pieza durante un tiempo suficiente para asegurar la total transformación y homogeneización de la austenita, y a continuación un enfriamiento rápido a una velocidad superior a la velocidad crítica de temple.

Medios de enfriamiento más empleados

• Agua: Se debe evitar que el agua se caliente excesivamente durante el temple; conviene que su temperatura oscile preferentemente entre 15 y 20 °C.
• Aceite: Se emplean aceites minerales, vegetales, animales y de pescado (incluyendo aceites de ballena). Los aceites animales y vegetales se descomponen, espesan y vuelven gomosos a temperaturas de 50 a 125 °C, produciendo temples bastante irregulares; además, resultan caros y desprenden un olor desagradable.
• Sales fundidas.

Revenido

Consiste en un calentamiento a una temperatura inferior a Ac₁, manteniendo esta temperatura durante un periodo de 30 minutos a 4 horas (½ a 4 h), seguido de un enfriamiento rápido al aire. Su objetivo primordial es eliminar tensiones residuales internas. Se debe evitar efectuar el revenido en el intervalo de 200 a 400 °C, ya que puede provocar la fragilización del acero. Es un tratamiento que mejora la tenacidad para que soporte esfuerzos elásticos y dinámicos, como golpes o choques mecánicos.

Curvas TTT o Curvas en S

Son diagramas que recogen las diferentes transformaciones de fase en función del tiempo y de la temperatura (diagramas de Transformación-Tiempo-Temperatura o TTT). Por su perfil característico, también se denominan curvas en S.

Diferencia entre Temple y Normalizado

El temple es un tratamiento enfocado en elevar la resistencia mecánica y la dureza, mientras que el normalizado es un tratamiento orientado al afino de grano, uniformidad y relativo ablandamiento respecto al estado templado.

Proceso de Martempering

En el proceso de martempering (o martemplado), la estructura final obtenida habitualmente es martensita revenida. Se emplea principalmente en la fabricación de herramientas y piezas pequeñas elaboradas con aceros de baja a media aleación con carbono, posibilitando también obtener estructuras de tipo bainita con mínimas deformaciones y tensiones.

Tratamientos Termoquímicos del Acero

Tienen como objetivo modificar químicamente la superficie del acero para optimizar sus propiedades tribológicas y mecánicas:

• Cementación: Genera una capa superficial enriquecida en carbono, propiciando la formación de carburos y cementita superficial para aumentar la dureza exterior manteniendo un núcleo tenaz.
• Nitruración: Busca conseguir el grado de dureza superficial más elevado mediante la difusión de nitrógeno.
• Sulfinización: Dota a las piezas de un coeficiente de rozamiento muy bajo y de una excelente resistencia al desgaste.
• Cianuración: Los espesores de capa conseguidos son reducidos, pero proporcionan una gran dureza superficial conservando una buena tenacidad en el núcleo.

Diferencia entre cianuración y carbonitruración

En la cianuración se utilizan sales fundidas líquidas a base de cianuros para aportar simultáneamente carbono y nitrógeno, mientras que en la carbonitruración este proceso se lleva a cabo en una atmósfera gaseosa exenta de baños de sales de cianuro.