Tratamiento termico.

Tratamientos Térmicos

     Se conoce como tratamiento térmico el proceso que comprende el calentamiento de los metales o las aleaciones en estado sólido a temperaturas definidas, manteniéndolas a esa temperatura por suficiente tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos.

    Los tratamientos térmicos más importantes son: temple, recocido, revenido y normalizado con su aplicación se consigue estructuras más blandas y más mecanizables, con mayor dureza y resistencia.  

• RECOCIDO.

     Se trata de recalentar el metal hasta una determinada temperatura y enfriarlo después muy lentamente. De esta forma se obtiene estructuras de equilibrio. Son generalmente tratamientos iniciales mediante los cuales se ablanda el acero.

   Su finalidad es suprimir los defectos del temple mediante el recocido se consigue:

• Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad.

• Eliminar la acritud.

• Afinar el grano y homogeneizar la estructura.

    Este tratamiento térmico muy utilizado y según las temperaturas que se alcanza en el proceso se pueden distinguir los siguientes tipos:

1. Recocido completo: afina el grano cuando ha crecido producto de un mal tratamiento, se realiza en acero hipoeutectoides.

1. Recocido incompleto: elimina tenciones pero solo cristaliza la perlita.

1. Recocido globalizado: mejora la mecanibilidad en los aceros eutectoides e hipereutectoides.

1. Recocido de cristalización: reduce tenciones y elimina la acritud.

1. Recocido de homogenización: elimina la segregación química y cristalina. Se obtiene granos gruesos por lo que es necesario un recocido completo posterior.

• NORMALIZADO.

    Se trata de calentar el metal hasta su austenizacion y posteriormente dejarlo enfriar al aire. La ventaja frente al recocido es  que se obtiene una estructura granular más fina y una mayor resistencia mecánica. La desventaja es que la dureza es mayor.

Mediante este proceso se consigue:

• Subsanar los defectos de las operaciones anteriores de la elaboración en caliente (colada, forja, laminación) eliminado las posibles tensiones internas.

• Preparar la estructura para las operaciones tecnológicas siguientes, por ejemplo: mecanizado o temple.

    Este tratamiento se emplea para eliminar tensiones internas sufridas por el material tras una conformación mecánica, tales como una forja o laminación para conferir al acero unas propiedades que se consideran normales de su composición.

    El normalizado se practica calentando rápidamente el material hasta una temperatura crítica y se mantiene en ella durante un tiempo. A partir de ese momento, su estructura interna se vuelve más uniforme y aumenta la tenacidad del acero.

• TEMPLE.

    Este tratamiento térmico se caracteriza por enfriamientos rápidos (continuos o escalonados) en un medio adecuado: agua, aceite o aire, para transformar la austenita en martensita. Mediante el temple se consigue:

• Aumentar la dureza y la resistencia mecánica.

• Disminuir la tenacidad (aumento de la fragilidad).

• Disminuir el alargamiento unitario.

• Modificar algunas propiedades eléctricas, magnéticas y químicas.

El temple se realiza siguiendo los siguientes pasos:

1. Calentamiento del metal: Se realiza en horno, siendo lento al hasta los 500ºC y rápido hasta la temperatura de temple, por encima de A3 si el acero es hipoeutectoides, y por encima de A1 si el acero es eutectoide o hipereutectoide.

1. Homogeneización de la temperatura: Se mantiene a la temperatura de temple durante un determinado tiempo a la pieza para que se homogenice en todo el volumen de la pieza a templar. Este tiempo se estima experimentalmente para cada pieza, aunque se puede calcular aproximadamente.

1. Enfriamiento rápido: Se saca la pieza del horno y se enfría el material en un fluido denominado medio de temple a una velocidad superior a la crítica de temple con objeto de obtener una estructura martensítica, y así mejorar la dureza y resistencia del acero El medio de temple puede ser:

• Agua: es el medio más económico y antiguo. Se consiguen buenos temples con aceros al carbono. Las piezas se agitan dentro del agua para eliminar las burbujas de gas.

• Aceite: enfría más lentamente que el agua.

• Aire: se enfrían las piezas con corrientes de aire. Se utiliza para los denominadas aceros rápidos.

Templabilidad: Se puede definir la templabilidad como la aptitud de un acero para endurecerse por formación de martensita, como consecuencia de un tratamiento térmico.

Tipos de temple

1. Temple continuo de austenización completa.- se aplica a los aceros hipoeutectoides. Se calienta el material a 50ºC por encima de la temperatura crítica superior A3, enfriándose en el medio adecuado para obtener martensita.

1. Temple continuo de austenización incompleta.- se aplica a los aceros hipereutectoides. Se calienta el material hasta AC1 + 50ºC, transformándose la perlita en austenita y dejando la cementita intacta. Se enfría a temperatura superior a la crítica, con lo que la estructura resultante es de martensita y cementita.

1. Temple superficial.- el núcleo de la pieza permanece inalterable, blando y con buena tenacidad, y la superficie se transforma en dura y resistente al rozamiento. Con el temple superficial se consigue que solamente la zona más exterior se transforme en martensita, y para ello el tiempo durante el que se mantiene el calentamiento debe ser el adecuado para que solamente un reducido espesor de acero se transforme en austenita.

1. Temple Escalonado (Martempering): consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para que se transforme completamente en austenita. Posteriormente se enfría en un baño de sales bruscamente hasta una temperatura próxima pero superior a Ms, con el fin de homogeneizar la temperatura en toda la masa y se acaba reduciendo la temperatura para que toda la pieza se transforme en martensita.

1. Temple isotérmico (Austempering): consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para obtener austenita. Posteriormente se enfría bruscamente en un baño de sales hasta una temperatura determinada, para igualar la temperatura en toda la masa y luego se vuelve a disminuir la temperatura para que toda la pieza se transforme en bainita.

• REBENIDO.

    Como ya se ha visto, el temple produce un aumento de la fragilidad debido a las tensiones internas que se generan al producirse la transformación martensítica. Para evitarlo, se somete el metal a un proceso de revenido, que consiste en elevar la temperatura hasta una inferior a la de transformación (punto crítico AC1) para transformar la martensita en formas más estables. Mediante el revenido se consigue:

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