TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO

TRATAMIENTOS DEL ACERO
Son los procesos a los que se somete los aceros ya sea para modificar su
estructura, cambiar la forma y tamaño de sus granos o bien por transformación
de sus constituyentes.
El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades las propiedades
superficiales o internas de los aceros.
Los tratamientos pueden ser mecánicos, térmicos o termoquímicos.
Tratamientos mecánicos:
Se somete al metal a operaciones de deformación frío o caliente para mejorar
sus propiedades mecánicas y además darle formas determinadas.
Al deformar mecánicamente un metal mediante martillado, laminado, etc., sus
granos son deformados alargándose en el sentido de la deformación. Lo mismo
pasa con las impurezas y defectos, se modifican las estructuras y las
propiedades del metal.
Tratamientos térmicos:
El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la
cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita
contenidas en la ferrita, para mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas,
dándole características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las
piezas. De esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia
mecánica, así como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su
conformación.
Los tratamientos térmicos más comunes son:
normalizado.
recocido, temple, revenido,
Recocido: Es un tratamiento de refinamiento de la estructura del material. Se
trata de un calentamiento por encima de la temperatura crítica del acero en
cuestión, mantener durante un tiempo esa temperatura y luego enfriar
lentamente.
Este tratamiento da lugar a un acero especialmente apto para ser sometido a
los procesos de mecanizado, estampado, etc., porque se alcanza una buena
maleabilidad.
Temple:
El temple es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente
a piezas o masas metálicas ya conformadas, para aumentar su dureza,
resistencia a esfuerzos y tenacidad. Con el temple se busca la fijación de las
estructuras, a temperatura normal, que son propias de temperaturas altas. Por
eso las estructuras templadas son inestables y se les llama metaestables. El
proceso se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada de
915°C en el cual la ferrita se convierte en austenita, después la masa metálica
es enfriada rápidamente. Es uno de los principales tratamientos térmicos que
se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la
alineación de acero correspondiente.
El temple se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada
de 915°C en el cual la ferrita se convierte en austenita, después es enfriado
rápidamente. El enfriamiento para el proceso de templado puede efectuarse a
diferentes velocidades de acuerdo a los fines perseguidos y del tipo de acero
(cantidad de carbono y otros elementos aleantes) los más usados son:
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Agua
Aceite
Sales fundidas
Soluciones salinas
Aire.
Gracias al temple se logra endurecer la superficie externa del acero, para
hacerlos más resistentes a la fricción y el desgaste, mientras que en el interior
queda blando y dúctil, lo que le permite ser más tenaz y resistente a la fractura.
Aceros más aptos para el temple
Los aceros más aptos para el temple son todos aquellos que contengan más
del 0,3% de carbono, por ello al templar un acero no necesariamente se logrará
aumentar considerablemente la dureza, ya que ésto depende del contenido del
carbón que tenga la pieza. Los resultados del temple también dependen de las
características de enfriamiento del medio de temple y de la posibilidad del
acero de ser endurecido. Estos se pueden cambiar variando la composición
del acero, el tipo de medio de temple, la agitación o la temperatura del medio
templante.
Tipos de temple
Existen dos tipos de temple:
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Temple de precipitación: Este se utiliza principalmente en la aleaciones
de aluminio, manganeso y cobre, la dureza que obtiene es por medio de
un compuesto químico que pone en tensión los cristales y los endurece,
este va obteniendo la dureza mediante se en fría por la precipitación
(aceleración) químico.
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Temple de martensitico: Este debe su nombre al duro obtenido en este
temple que es el martensita, este consta de hierro alfa sobresaturado de
carbono que distorsiona los cristales del hierro alfa y los pone en
tensión por eso los endurece.
El proceso básico para endurecer el acero mediante temple consiste en
calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita,
generalmente entre los 750 y 850 ºC, y después enfriarlo con rapidez
sumergiéndolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que
forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se
eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el
acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y
aumenta la ductilidad y la tenacidad.
Revenido: El tratamiento térmico de temple produce unas tensiones internas
en el material enormes como resultado de la brusquedad del proceso de
enfriamiento.
El revenido es un tratamiento térmico que alivia las tensiones que hemos
mencionado, o dicho en otros términos, aumenta la ductilidad del material.
El revenido consiste en recalentar el acero a una temperatura por debajo de la
crítica, circunstancia que permite la aglomeración de las finas partículas de
carburo que ha producido el temple. Como resultado de este calentamiento el
material es más útil a todos los efectos prácticos, pues alcanza mayor
ductilidad.
El revenido aumenta la ductilidad del acero, lo hace más maleable, pero es a
costa de disminuir la dureza y la resistencia mecánica. Son propiedades que
se alcanzan unas a expensas de otras.
Tratamientos termoquimicos
Consisten en la aportación de algún elemento a la superficie de la pieza. Los
más comunes son: cementacion, nitruracion, cianurizacion.
Cementación
En la cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se
calientan en una atmósfera de compuestos de carbono o nitrógeno. Estos
compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o
forman nitruros en su capa superficial mediante el proceso de difusión.
El proceso consiste en agregar el carbono al acero al ser calentado en hornos
a una temperatura entre 800 y 900 °C, donde el acero permanece durante
periodos que van desde varias horas hasta algunos días. Después el acero se
sumerge rápidamente en agua fría.
Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para
carburación, baño líquido y gas.
Carburación por empaquetado
Este procedimiento trata sobre introducir el acero con bajo nivel de
carbono en una caja cerrada con material carbonáceo y calentarlo con
temperaturas de 900 a 927 °C en un tiempo de 4 a 6 horas. Entre más
rato permanezca dentro de la caja mayor dureza presentará. Caliente el
material después de haberse endurecido se enfría rápidamente en agua
o salmuera. Con el cuidado de evitar deformaciones y disminuir la
tensión superficial lo que se hace es dejar enfriar la pieza en la caja para
luego sacarla y calentarla de nuevo a temperaturas de entre 800 y 845
°C, finalmente se enfría por inmersión.
Carburización en baño líquido
El acero que se desea cementar es sumergido en un baño de cianuro de
sodio líquido, durante 15 minutos a 1 hora con temperatura constante a
845 °C, para que el acero pueda absorber el carbono y el nitrógeno del
cianuro. Al final, al igual que la carburación por empaquetado, se enfría
con rapidez en agua o salmuera. Esto para hacer capas con espesores
de 0,75 mm.
Carburización con gas
Se utiliza gases carburizantes para la cementación. El acero que
contenga un bajo nivel de carbónico se coloca en un tambor, y se le
agrega gas para carburizar. El procedimiento es realizado metiendo en
el horno, el gas y la pieza de acero con temperaturas que pueden ir
desde los 900 a los 927 °C. Después de un tiempo establecido se cierra
la llave del gas carburizante y se deja enfriar el horno. Una vez fría se
saca la pieza y se recalienta a 760 °C para finalmente volver a enfriar
pero ésta vez rápidamente en agua o salmuera. Este procedimiento sirve
para hacer capas con un espesor de hasta de 6 mm.
Efectos de la difusión del carbono en los aceros
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Resistencia a la corrosión.
Resistencia a la tracción.
Resistencia al desgaste, incremento de la dureza en la superficie.
Tenacidad y resistente a la fractura en el interior de la pieza.
Más tiempo de vida.
Nitruración
La nitruración se emplea para endurecer aceros de composición especial
mediante su calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de
aleación.
Cianurización
La cianurización consiste en endurecer el metal en un baño de sales de cianuro
fundidas para formar carburos y nitruros.