Tratamientos Termicos Del Acero

TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL ACERO

El efecto de los tratamientos térmicos en el acero puede ser verdaderamente grande. Una piensa de acero puede ser tan dura como para ser una herramienta de corte, y un sencillo tratamiento la volverá a ser tan blanda que podrá ser mecanizada en la forma deseada.

Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes del tratamiento térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura característica, y sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por completo compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayor es una mezcla de perlita y cementita. Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma alotrópica de aleación de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la austenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran dureza similar a la ferrita pero con carbono en solución sólida.

Entre los tratamientos térmicos del acero podemos encontrar:

* Recocido.

* Normalizado.

* Recocido total.

* Esferoidización o globulización.

* Temple.

* Revenido.

* Revenido por inducción.

* Doble revenido.

Recocido

El término recocido se refiere al tratamiento térmico de un material expuesto a elevada temperatura durante un periodo de tiempo y, luego, enfriado lentamente. Corrientemente el recocido se lleva acabo para:

1. Eliminar tensiones.

2. Incrementar la plasticidad, la ductilidad y la tenacidad.

3. Producir una microestructura especifica.

El tiempo es un parámetro importante en estos procedimientos. Durante el calentamiento y el enfriamiento existen gradientes de temperatura entre el interior y la superficie de la pieza; esta magnitud depende del tamaño y geometría de la pieza. Si la velocidad de cambio de temperatura es grande, se genera un gradiente de temperatura que induce tensiones internas que pueden conducir a deformaciones e incluso al agrietamiento. El tiempo de recocido debe ser suficientemente largo para permitir la necesaria reacción de transformación. La temperatura de recocido también es importante; el recocido se acelera al aumentar la temperatura, ya que representa un proceso de difusión.

Un proceso de recocido es un tratamiento térmico utilizado para eliminar los efectos del trabajo en frio, esto es, para ablandar y ductilizar un metal agrio. Durante su aplicación tienen lugar fenómenos de recuperación y de recristalización. Generalmente se prefiere una microestructura de grano fino; por tanto, el tratamiento térmico suele terminar antes de que ocurra crecimiento de grano apreciable. La oxidación superficial se puede prevenir minimizando la temperatura de recocido (siempre superior a la temperatura de recristalizacion) u operando en atmosfera no oxidante.

En una pieza metálica se producen grandes tensiones internas las cuales deben ser eliminadas por un tratamiento térmico de recocido de eliminación de tensiones, en la que la pieza se calienta gasta la temperatura recomendada. Se mantiene hasta alcanzar una temperatura uniforme y, finalmente, se enfría el aire hasta temperatura ambiente. Generalmente la temperatura de recocido es relativamente baja para prevenir efectos de la deformación por enfriamiento y para no afectar a otros tratamientos térmicos.

Para modificar las propiedades de los aceros se aplican diferentes procedimientos de recocido. Sin embargo, antes de discutirlos es necesario un comentario sobre los límites de fase. El diagrama siguiente muestra la parte del diagrama de hierro-carburo de hierro en la vecindad del eutectoide. La línea horizontal a la temperatura eutectoide, convencionalmente designada A1, se denomina temperatura crítica inferior y significa que, por debajo de la misma y en condiciones de equilibrio, la austenita se convierte en ferrita y cementita. Los límites de fases A3 y Acm representan las líneas de temperatura crítica superior para los aceros hipo e hipereutectoides, respectivamente. A temperaturas y composiciones por encima de estos límites prevalece la fase austenita.

Diagrama hierro-carburo

Normalizado

Los aceros que se han formado plásticamente, por ejemplo por laminación, constan de granos de perlita (y como máximo una fase proeutectoide). Estos granos son relativamente grandes y de forma irregular, pero de tamaño muy variable; por ello, se les aplica un tratamiento térmico denominado normalizado para afinarlos y producir una distribución de tamaños más uniforme. Los aceros perlíticos de grano fino son más tenaces que los de grano grande. El normalizado se realiza calentando 55 a 85°C por encima de la temperatura critica superior, que, naturalmente, depende de la composición, como indica el diagrama hierro-carburo. Después del tiempo suficiente para conseguir la completa transformación a austenita (proceso denominado austenización) el tratamiento termina enfriando el aire.

Recocido total

El tratamiento térmico denominado recocido total se suele aplicar a los aceros bajos y medios en carbono que se han mecanizado o han experimentado gran deformación plástica durante el hechurado en frio. La aleación se austeniza calentando de 15 a 40°C por encima de las líneas A3 o A1, indicadas en el diagrama hierro-carburo, hasta conseguir el equilibrio. Después la aleación se deja enfriar dentro del horno; esto es, se apaga el horno y, horno y acero llegan a temperatura ambiente a la misma velocidad: suele necesitar varias horas. La microestructura resultante de este recocido es perlita gruesa (además de alguna fase proeutectoide) que es relativamente blanda y dúctil. El procedimiento del recocido total necesita mucho tiempo, pero origina

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