TRATAMIENTOS TÈRMICOS
Se conoce como tratamiento térmico cuando las
aleaciones de metales son sometidas bajo condiciones bruscas de temperatura
alta y enfriamiento repentino, tiempo de permanencia, velocidad, presión,
siempre y cuando la alineación de los metales o las
aleaciones se encuentre en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades
mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los
materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente,
el acero,
el vidrio y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican
tratamientos térmicos diversos a los cerámicos y maderas.
Entre estas características están:
Resistencia al Desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse
erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material.
Tenacidad:
Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras
(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 material para dejarse penetrar o ser rayado. Se mide
en unidades Brinell (HB),
unidades Rockwell (HRC), Vickers (HV),
etc.
TRATAMIENTOS TÈRMICOS DEL ACERO
Para conocer a qué temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del 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.
Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:
Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la
resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura
ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se
enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un
medio como agua, aceite, etc.
Revenido: Solo se aplica a aceros posterior de templados,
para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la
dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y
resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el
temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia
deseada. Se distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y
velocidad de enfriamiento.
Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la
temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento
lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que
disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al
homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando
la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en
estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución
uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al
revenido.
Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en
los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen
cambios en la composición química de la capa superficial,
añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada.
Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados
en atmósferas especiales.
Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están
aumentar la dureza superficial
de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz;
disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante; aumentar
la resistencia al desgaste; aumentar la resistencia a la fatiga o aumentar la resistencia a
la corrosión.
Cementación (C): Aumenta la
dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de
carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera
que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento
logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose
después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial,
resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
Nitruración (N): Al
igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en
mayor medida incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la
pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y
525 °C dentro de una corriente de gas amoníaco más nitrógeno.
Cianuración (C+N): Endurecimiento superficial de
pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican
temperaturas entre 760 y 950 °C.
Carbonitruración (C+N): Al igual que la
cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero
con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3)
y monóxido de carbono (CO). En el proceso se
requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y
un revenido posterior.
Sulfinizaciòn (S+N+C):
Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre
se incorpora al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un
baño de sales.
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