Tratamientos Termicos

6.- Tratamientos térmicos de los aceros

Son procesos en los cuales se puede modificar la micro estructura del material, obteniendo así mejor desempeño con garantías en los trabajos demandados.

Por Cristhyam Maya P.

El tratamiento térmico consiste en calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo a

esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente. Los factores temperatura-tiempo deben ser muy bien estudiados dependiendo del material, tamaño y forma de la pieza. Con el tratamiento conseguiremos modificar microscópicamente la estructura interna de los metales, produciéndose transformaciones de tipo físico, cambios de composición y propiedades permitiéndonos conseguir los siguientes objetivos:

• Estructura de mejor dureza y maquinabilidad.

• Eliminar tensiones internas y evitar deformaciones después del mecanizado.

• Estructura más homogénea.

• Máxima dureza y resistencia posible.

• Variar algunas de las propiedades físicas.

El tratamiento térmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales está

creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico

adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro – carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

El tiempo y la temperatura son los factores principales y hay que fijarlos siempre de antemano, de acuerdo con la composición del acero, la forma y el tamaño de las piezas y las características que se desean obtener.

6.1.- Clasificación

• Cementación

• Nitruración

•

y equipos

“Los tratamientos térmicos” siempre se realizan en estado sólido.

Tratamientos Termo-físicos: Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina que se tenga. Los tratamientos termo-

físicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas características mecánicas específicas, realizando procesos de calentamiento y enfriamientos periódicos hasta obtener una estructura cristalina deseada. [1]

Los tratamientos termo-físicos más comunes son:

• Temple

• Recocido

• Revenido

• Normalizado

Tratamientos Termo-químicos: En estos tratamientos además de los cambios en la estructura del material, también se producen cambios en su composición química sobre su capa superficial, la difusión en estado sólido es el principio básico físico en el que se basan los tratamientos termo-químicos, también hay que tener en cuenta el medio o atmosfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. [1]

Los tratamientos termo-químicos más comunes son:

Cianuración

Tratamientos isotérmicos:

Reciben este nombre ciertos tratamientos, en los que el enfriamiento de las piezas no se hace de una forma regular y progresiva, sino que se interrumpe o modifica a diversas temperaturas durante ciertos intervalos, en los que permanece el material a temperatura constante durante un tiempo, que depende de la composición del acero de la masa de las piezas y los resultados que se quieren obtener, los más conocidos son:

• Martempering

• Austempering

Tratamientos termo-físicos: TEMPLE

Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con una velocidad mínima llamada "crítica".

El fin que se pretende conseguir con el ciclo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecánica, transformando toda la masa en austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento rápido la austenita se convierte en martensita, que es el constituyente típico de los aceros templados.

El factor que caracteriza a la fase de enfriamiento es la velocidad del mismo que debe ser siempre superior a la crítica para obtener martensita. La velocidad crítica de los aceros al carbono es muy elevada. Los elementos de aleación disminuyen en general la velocidad crítica de temple y en algunos tipos de alta aleación es posible realizar el temple al aire. A estos aceros se les denomina "autotemplantes".

Los factores que influyen en la práctica del temple son:

• El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento.

• La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el temple.

• El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene mayor templabilidad el de grano grueso.

• El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios más utilizados son: aire, aceite, agua, baño de

Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y polímeros hidrosolubles.

Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonado martensítico o "martempering", temple escalonado bainítico o "austempering", temple interrumpido y tratamiento subcero.

Micro estructura del acero 1045 AISI SAE Figura 1

Micro-estructura Acero antes del Temple

Micro estructura compuesta de ferrita y perlita, con baja resistencia mecánica y baja dureza acero 1045

AISI SAE ANTES

...