TRATAMIENTOS EN LOS ACEROS Y POLIMEROS

Tratamientos de endurecimiento

Tratamientos térmicos

Recocido

Tiene por objeto hacer al acero suave y dúctil, de forma que pueda ser trabajado o maquinado en frío. Los procesos básicos de recocido son tres:

• Recocido para eliminar tensiones a temperaturas subcríticas (llamado también “recocido por proceso” y “recocido interetapas”). Se reserva para aceros con menos de 0.4% de carbono ya que no se endurecerán satisfactoriamente al enfriarse, pero debido a su ductilidad se endurecen por trabajo en frío. La recristalización se inicia a 500ºC, pero en la práctica el recocido se realiza a unos 630ºC para acelerar el proceso y limitar el crecimiento granular. La nucleación o formación de núcleos se iniciará a partir de cada punto de concentración de tensión y eliminará los esfuerzos internos en los granos a temperaturas subcríticas, estos núcleos continuarán creciendo mientras se mantenga la temperatura.
• Recocido por esferoidización a temperaturas subcríticas. Los cristales de perlita tienen una estructura laminada compuesta por capas alternas de cementita y ferrita. Cuando se calientan aceros con más del 0.5% de carbono hasta justo antes de alcanzar la temperatura crítica inferior, la cementita tiende a “hacerse esferas”. Este proceso se usa para suavizar aceros para herramienta simples al carbono que fueron endurecidos por trabajo o por enfriamiento. Después del tratamiento el acero podrá estirarse y maquinarse libremente. Después del ciclo de calentamiento se requerirá un enfriamiento lento, se acostumbra apagar el horno y mantener las piezas calentadas adentro.
• Recocido integral (para forjado y fundición). Los aceros simples al carbono y las forjas muy grandes se solidifican a temperaturas muy por encima de la temperatura crítica superior; en estos casos el crecimiento de los granos es excesivo provocando que la ferrita se deposite en los límites de grano disminuyendo las propiedades físicas del material. Para corregir esto, se debe recalentar a 50ºC encima de la temperatura crítica superior en aceros hipoeutectoides o 50ºC arriba del punto crítico inferior para los hipereutectoides, para formar granos finos de austenita que posteriormente se convertirán en cristales más finos de ferrita y perlita al enfriar lentamente, normalmente apagando el horno, cerrando los reguladores de tiro y dejando que el horno y la pieza se enfríen al mismo tiempo.

Normalizado

• Se aplica en los aceros simples al carbono calentándolos de 50 a 80ºC por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipoeutectoides como hipereutectoides. A diferencia del recocido en el que se dejan enfriar las piezas dentro del horno apagado para retardar el enfriamiento, en este tratamiento se acelera el enfriamiento sacando el material del horno para enfriarlo al aire libre. Se debe lograr la circulación libre del aire frío, pero evitando las corrientes de aire. Esto produce una estructura granular más fina logrando mejores propiedades físicas y acabados al maquinar. La normalización se usa para disminuir las funciones entre el maquinado burdo y el maquinado de acabado en los componentes muy grandes.

Temple o templado

• Cuando un acero al carbono se enfría rápidamente a partir de su temperatura crítica superior, no se alcanzan a realizar las transformaciones de equilibrio dando como resultado un acero más duro. El templado final dependerá exclusivamente del contenido de carbono y la rapidez de enfriamiento. Los aceros con menos de 0.5% de carbono no se templan lo suficiente como para usarlos para herramientas de corte. De forma similar, las piezas grandes no se enfrían tan rápidamente, siendo el templado insuficiente. Bajo condiciones de equilibrio, la ferrita y la cementita forman la perlita; si se enfría más rápidamente se obtiene una perlita más fina y dura llamada perlita sorbítica; pero si el enfriamiento es aún más violento, la perlita se esferoidice formando la bainita; más aún, en este enfriamiento, en el rango de 150 a 350ºC se produce una segunda transformación produciendo martensita, la cual es la estructura más dura que puede existir en los aceros simples al carbono. Pueden usarse distintos medios de enfriamiento:
  chorro de aire comprimido (el menos efectivo)
  petróleo

aceite para templar (en ningún caso deberá usarse aceite lubricante)
agua
salmuera (agua y 10% de sal) (el más efectivo)

Cuanto más rápido se enfríe el acero simple al carbón, será mayor la dureza que se obtenga. Lamentablemente, el enfriamiento rápido da lugar también a rotura y distorsión, por lo tanto no deberá templarse una pieza más rápido de lo requerido. Para una velocidad adecuada de templado se desglosa la siguiente ilustración.

Revenido

• El acero simple al carbono ya endurecido es frágil, quebradizo e inadecuado para su uso inmediato debido a que en él se encuentran esfuerzos internos por templado, por eso se necesita dar otro proceso llamado revenido con el objeto de reducir esfuerzos internos y fragilidad, aumentando la rigidez del acero pero disminuyendo un poco su dureza. El revenido transforma la martensita inestable en perlita estable.
  Este proceso consiste en recalentar el acero hasta una temperatura adecuada enfriándolo a continuación en aceite o agua. La temperatura a a que se calienta el acero depende del uso al que se destine el componente. En la siguiente tabla se muestran las temperaturas de revenido para algunas aplicaciones.

[pic 1]

Las temperaturas de revenido por debajo de 200ºC únicamente alivian los esfuerzos de endurecimiento, pero por encima de los 220ºC la martensita comienza a cambiar, adquiriendo una estructura perlítica fina llamada troostita. El revenido por encima de 400ºC hace que las partículas de cementita “formen bolas” dando una estructura más burda denominada sorbita, que es más rígida y menos dúctil que la troostita

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