Tratamientos Térmicos
Los tratamientos térmicos son procesos donde únicamente se utiliza la temperatura como magnitud variable modificadora de la microestructura y constitución de metales y aleaciones, pero sin variar su composición química.
A) Temple
Es el tratamiento térmico convencional, y se usa para la obtención de aceros martensíticos. Se caracteriza por enfriamientos rápidos y continuos en un medio adecuado de temple: agua, aceite o aire. Las propiedades óptimas de un acero templado se consiguen durante el tratamiento térmico del temple si la muestra adquiere un alto contenido en martensita. Templabilidad se define como la aptitud de la aleación para endurecerse por formación de martensita como consecuencia de un tratamiento térmico.
Martensita
Austenización, se transforma en austenita estructura (FCC) no tiene tiempo suficiente para pasar a hierro. Es decir, de alguna manera hemos provocado unas tensiones en la red cristalina, que se manifiestan en el exterior de las piezas sometidas a un enfriamiento rápido. Como se verá a continuación, ello se traduce a un aumento de la dureza, la cual, en definitiva, dependerá de la velocidad de enfriamiento y del contenido en carbono.
Ensayo de Templabilidad
El procedimiento empleado para determinar el grado de templabilidad se conoce como ensayo Jominy. Proceso: 1. Una probeta normalizada hasta que se convierta en austenita. 2. Se saca del horno y se templa mediante un chorro de agua de caudal y temperatura constante, de tal manera que la velocidad de enfriamiento es máxima en el extremo templado y disminuye a lo largo de la probeta. 3. Una vez enfriada la probeta, se desbasta una tira de 0.4 mm y se determina la dureza a lo largo de los 50 primeros mm, se representan los valores de dureza en función de la distancia del extremo templado.
Curvas de Templabilidad
El extremo templado se enfría más rápidamente y presenta un máximo de dureza. En este punto coincide con el 100% de martensita. La velocidad de enfriamiento decrece con la distancia del extremo templado y, en consecuencia, la dureza disminuye. Al disminuir la velocidad de enfriamiento, el carbono dispone de más tiempo para la difusión.
Factores que Influyen en el Temple
- 1. Composición del acero
- 2. Temperatura a la que hay que calentar
- 3. Tiempo de calentamiento
- 4. Velocidad de enfriamiento
- 5. Características del medio donde se realiza el temple
- 6. Tamaño y geometría de la muestra
Diagramas TTT
Tiempo-Temperatura-Transformación
Por encima de la temperatura A1 todo es austenita (hierro más carbono). Ps (línea roja) indica el inicio de transformación a perlita. Bs (línea naranja) indica el inicio de la transformación a bainita. Si las velocidades de enfriamiento se realizan en un medio con alta capacidad de temple, como el agua, entonces es lo suficientemente rápido como para que no tenga lugar la formación de perlita y en su lugar se forma la estructura tetraédrica de la martensita, al quedar el carbono retenido en las aristas. Esa velocidad debe ser mayor que v3 y marca dos zonas, la de inicio de la transformación de martensita Ms, y la del final de la transformación Mf.
B) Recocido
Tratamiento térmico de un material que consiste en calentarlo hasta una temperatura determinada durante un tiempo también previsto, y posteriormente enfriarlo lentamente. Tiene como finalidad suprimir los defectos del temple. Las variables son el tiempo y la temperatura. Objetivos: eliminar tensiones del temple. Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad. Conseguir una microestructura específica. Etapas: calentamiento hasta una temperatura prefijada. Mantenimiento de la temperatura anterior durante un tiempo conveniente. Enfriamiento lento hasta temperatura ambiente, pero también realizado a una velocidad conveniente.
Normalizado
Los aceros que se han deformado plásticamente por laminación, se les aplica un tratamiento térmico llamado normalizado (disminuye su tamaño de grano medio). El normalizado se realiza calentando el material a una temperatura entre 55 y 85 grados superior a la temperatura crítica superior.
Globulización
Microestructura demasiado dura para la deformación plástica y para el mecanizado.
Revenido
Tratamiento que sigue al temple con objeto de eliminar la fragilidad y las tensiones ocasionadas.
Tratamientos Químicos
Mediante este tipo de tratamientos se varía la composición química superficial de los aceros adicionando otros elementos con la finalidad de mejorar determinadas propiedades en la superficie (dureza, resistencia al desgaste y a la corrosión).
Cementación y Carbonitruración
Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de los aceros. La cementación se aplica a piezas que deben ser resistentes al desgaste y a los golpes, es decir, que poseen dureza superficial y resiliencia interior. Los aditivos cementales pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. El espesor de la capa cementada depende del tiempo de permanencia y de la temperatura a la que se efectúe.
Nitruración
Tratamiento de endurecimiento superficial aplicado a ciertos aceros y fundiciones. Se obtienen durezas muy elevadas, del orden de 1200 unidades de Brinell. Son muy duros y resistentes a la corrosión. La nitruración se efectúa en hornos especiales.
La Corrosión y sus Efectos
La corrosión se define como el paso de un metal en estado libre a estado combinado. Esencialmente, el fenómeno consiste en una oxidación del metal. Si el óxido formado no es adherente y es poroso, puede dar lugar a la destrucción de la pieza. Proceso electroquímico en la que los átomos metálicos pierden electrones. Tipos: corrosión uniforme, corrosión galvánica, corrosión por aireación diferencial, picaduras, corrosión intergranular, corrosión selectiva, corrosión por erosión, corrosión por tensiones.
Protección contra la Corrosión
Diseño: otra precaución que hay que tener en cuenta es que la superficie del ánodo sea mayor que la del cátodo, conviene usar soldadura. Inhibidores: recipientes totalmente cerrados, se utilizan sustancias que reaccionan totalmente con el oxígeno y lo eliminan o bien «atacan» la superficie que se desea preservar formando un recubrimiento protector. Recubrimientos Protectores: tratan de aislar el ánodo y el cátodo. Los hay como el aceite o la grasa que son temporales. Los recubrimientos más usuales son los metálicos, las cerámicas (metálicos, orgánicos, con reacción superficial, protección anódica, protección catódica, selección del material). El acero se puede recubrir con una capa de óxido negro.
Desgaste y Erosión
El desgaste es el agente más importante en la reducción de la vida de una máquina. Un caso particular es la erosión líquida o cavitación, sucede cuando un líquido con burbujas de gas entra en una región de baja presión; ello hace que las burbujas crezcan y luego, al volver a incrementarse la presión, se vuelven a colapsar.