Tratamiento térmico del acero

Unidad 2: Tratamiento térmico del acero

Introducción

En este resumen de la unidad 2 se verán los siguientes aspectos:

• Generalidades.

• Clasificación de los tratamientos térmicos.

• Recocido.

• Temple.

• Revenido.

• Tratamientos termoquímicos

Estos aspectos se presentarán con tal motivo de que se obtenga un conocimiento más profundo sobre los tratamientos térmicos, para saber tanto sus características como sus clasificaciones, y contemplar lo que pueden hacer con el acero al modificarlo y poder cambiar sus propiedades para los trabajos que se requieran en su momento.

Tratamientos Térmicos

Se les conocen a los tratamientos térmicos como al conjunto de operaciones de calentamiento, permanencia y enfriamiento (El enfriamiento del proceso puede incluir su inmersión en aceite o el uso del aire como refrigerante), de las aleaciones de metales en estado sólido con el fin de cambiar su estructura y conseguir las propiedades físicas y mecánicas necesarias.

En los procesos metalúrgicos, las piezas reciben una forma exterior determinada. Durante los procesos de fundición, el mecanizado, la forja o estampado, la estructura del metal o de su capa superficial varía en cierto grado.

Los materiales típicos a los que se les aplican tratamientos térmicos son los siguientes:

• El acero

• La fundición

Formados por hierro y carbono. También se le aplican este tipo de tratamientos a ciertos sólidos cerámicos.

Características mecánicas de los Tratamientos Térmicos

Estas características dependen tanto de sus estructuras cristalinas como de sus composiciones químicas. Los tratamientos térmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas.

Las características mecánicas que se les pueden dar a los materiales son las siguientes:

• Resistencia al desgaste: Es la resistencia de erosionarse cuando está en contacto de fricción con otro material.

• Tenacidad: Es la resistencia al impacto.

• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar.

Los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico son:

• La temperatura,

• El tiempo durante el que se expone a dichas condiciones al material y

• La forma en que el material vuelve a la temperatura ambiente.

Objetivo de los Tratamientos Térmicos

Dicho objetivo consiste en el calentado del metal a una temperatura determinada y enfriándolo después, para que se produzca el cambio deseado en su estructura.

El proceso de un tratamiento térmico adecuado aumenta significativamente las propiedades mecánicas y cambian microestructura del material, con lo que las propiedades macroscópicas del acero también son alteradas.

¿Para quienes son los tratamientos térmicos?

Estos tratamientos se les aplican mas que nada a las piezas semiacabadas, las piezas terminadas y herramientas para que tengan las cualidades necesarias para diferentes tipos de trabajos.

Tipos de tratamientos térmicos

Los tipos de tratamientos térmicos son:

1.- Temple: Es el calentamiento por encima del punto crítico seguido de un enfriamiento rápido. El objetivo del temple es obtener una dureza alta en los aceros, por lo cual, una vez que se ha calentado (Generalmente se realiza entre 30 y 70), la aleación a una temperatura conveniente, se enfría bruscamente para lograr la transformación de la austenita en martensita. El temple no constituye un tratamiento térmico final, ya que la estructura que se obtiene es inestable (martensita).

• Defectos que se producen en el temple

Los más frecuentes son:

1. La dureza insuficiente

2. Los puntos blandos

3. La fragilidad excesiva

4. La descarburación

5. Las torceduras

6. Las deformaciones

7. Grietas

La consecuencia de las tensiones internas son los tres últimos defectos. Por cuanto el darles a las piezas la adecuada forma tecnológica cuando se diseñan, es un medio importante de reducir este tipo de defectos.

• Tipos de Temple

Existen variedades de este tratamiento térmico las cuales son las siguientes:

1. Temple continuo completo: Se aplica a los aceros hipoeutectoides (contenido de carbono inferior a 0,9%). Se queda con elemento constituyente martensita.

2. Temple continuo incompleto: Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono superior a 0,9%). La estructura resultante estará formada por martensita y cementita.

3. Temple escalonado: Consiste en calentar el acero a temperatura adecuada hasta que se transforme en austenita, se enfría en un baño de sales hasta transformarlo en bainita.

4. Temple superficial: Calentamiento superficial y un enfriamiento muy rápido, obteniendo la austenización solo en la capa superficial, quedando el núcleo de la pieza blando y tenaz y la superficie exterior dura y resistente al rozamiento.

5. Temple por inducción: Es un proceso de endurecimiento de acero en el cual las superficies de las piezas se calientan rápidamente a temperatura de austenización mediante inducción electromagnética. Después se aplica una ducha de agua fría que produce el temple. El calentamiento por inducción es el siguiente: una bobina que conduce una corriente de alta frecuencia rodea o se coloca sobre la pieza, se inducen así corrientes alternativas que generan rápidamente calor en la superficie. También se puede utilizar en aceros aleados. Entre las ventajas de este proceso podemos destacar el hecho que no necesita de personal especializado para su operación debido a que es un proceso prácticamente automático. Entre las desventajas resaltan el alto costo del equipo, el alto costo de mantenimiento y el hecho que no es económico si se desean endurecen pocas piezas.

2.- Revenido: Es un tratamiento complementario del temple, que regularmente sigue a éste. Consiste en calentar al acero seguido del normalizado o templado, a una temperatura menor al punto crítico, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se deseen resultados elevados en tenacidad, o lento, para reducir al máximo las tensiones térmicas que puedan causar deformaciones. A la unión de los dos tratamientos también se le llama "bonificado".

• Los objetivos del Revenido

Las cualidades que se desean en un material con este tipo de tratamiento

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