Tratamientos Térmicos y Superficiales

Los tratamientos térmicos son procesos esenciales en la metalurgia actual. Se basan en la modificación de las propiedades de los metales utilizando la temperatura como variable principal, sin alterar su composición química. Por otro lado, los tratamientos termoquímicos o superficiales, además de la temperatura, modifican la composición química de la capa superficial de la pieza.

El Temple

El temple es un tratamiento térmico convencional que se caracteriza por enfriamientos rápidos y continuos en un medio adecuado. La capacidad de un acero aleado para transformarse en martensita depende de su composición química y de la templabilidad, que es la aptitud para endurecerse mediante la formación de martensita como resultado de un tratamiento térmico.

A. Martensita

Cuando un acero se encuentra a temperatura de austenización, su estructura interna se transforma en austenita.

B. Ensayo de Templabilidad

El ensayo Jominy es el procedimiento empleado para determinar el grado de templabilidad. Consiste en mantener constantes todos los factores que influyen en la profundidad del endurecimiento de la pieza, excepto la composición.

C. Curvas de Templabilidad

Representan una medida cualitativa de la velocidad con la que la dureza disminuye en función de la distancia al extremo templado. En ocasiones, es más conveniente relacionar la dureza con la velocidad de enfriamiento en lugar de la distancia al extremo templado.

D. Factores que Influyen en el Temple

• Composición del acero: Influye el contenido de carbono.
• Temperatura de calentamiento: Según el contenido de carbono.
• Tiempo de calentamiento: Relacionado con la masa.
• Velocidad de enfriamiento: Condicionado por el medio de temple.
• Características del medio de temple: Velocidad de enfriamiento.
• Tamaño y geometría de la muestra: Depende del grosor.

E. Medios de Temple

El agua produce temples rápidos y fuertes, utilizándose para templar aceros al carbono. Las piezas deben agitarse dentro del medio acuoso. El aceite, siendo más viscoso y con menor calor específico que el aire, proporciona temples más suaves.

F. Diagramas TTT

Los diagramas TTT (Tiempo, Temperatura, Transformación) representan el tiempo necesario a cualquier temperatura para que se inicie y termine una transformación de fase, siendo muy utilizados en tratamientos térmicos.

G. Tipos de Temple

• Temple continuo de austenización completa
• Temple continuo de austenización incompleta
• Temple martensítico
• Temple austempering
• Temple superficial

Recorrido

El recorrido implica calentar y enfriar suavemente el material. Sus objetivos son eliminar tensiones del temple, aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad, y conseguir una microestructura específica. Consta de tres etapas: calentamiento hasta una temperatura prefijada, mantenimiento de la temperatura y enfriamiento lento.

A. Recorrido de la Aleación Fe-C

Observar lo que ocurre en el diagrama.

B. Normalización

Calentamiento del material a una temperatura superior a la crítica.

C. Recorrido Total

Se aplica a los aceros de contenido de carbono bajo-medio.

D. Globulización

Aceros medios-altos.

E. Revenido

Eliminar la fragilidad y tensiones ocasionadas.

Tratamientos Termoquímicos

A. Cementación y Carbonitruración

Aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de los aceros. El tratamiento se conoce como carbonitruración.

B. Nitruración

Tratamiento de endurecimiento superficial aplicado a ciertos aceros y fundiciones. Se obtienen durezas muy elevadas y una buena resistencia a la corrosión.

La Corrosión y sus Defectos

La corrosión es el paso de un metal de estado libre a estado combinado, consecuencia de la tendencia de los materiales a volver a su estado natural por la acción destructora del oxígeno del aire y los agentes electroquímicos.

Celda Electroquímica. Ley de Nernst. Velocidad de Corrosión

Se forma una celda electroquímica cuando se introducen dos metales en un líquido conductor de electricidad. Se observan dos fenómenos: oxidación y reducción. Al introducir una barra de hierro (Fe) y otra de cobre en una disolución, se identifican los siguientes componentes: ánodo, cátodo, circuito externo y electrolito.

• Pila electroquímica de hierro y cobre.
• Pila electroquímica de hierro y cinc.

Tipos de Corrosión

• Corrosión uniforme: Cuando un metal se coloca en un electrolito.
• Corrosión galvánica: Al poner en contacto dos metales o aleaciones diferentes.
• Corrosión por aireación diferencial: La concentración influye en el sentido de la corrosión.
• Picaduras: Penetración desde la superficie hacia el interior.
• Corrosión intergranular: Los límites de grano precipitan con una segunda fase, produciendo una celda térmica.
• Corrosión selectiva: Se corroe preferentemente uno de los componentes de una aleación.
• Corrosión por erosión: Eliminación de la capa protectora de óxido en los metales.
• Corrosión por tensión: Un esfuerzo provoca pequeñas grietas.

Protección contra la Corrosión

• Diseño: Seleccionar adecuadamente el material.
• Inhibidores.
• Recubrimientos protectores: Aislan el ánodo del cátodo. Pueden ser metálicos, orgánicos (pinturas, barnices) o con reacción superficial.
• Protección anódica o pasivación: Recubrimiento con reacción superficial.
• Protección catódica: Método efectivo pero costoso. El metal ánodo es forzado a ser cátodo.
• Selección del material.

Oxidación

Combinación de un metal con el oxígeno del aire, conocida como corrosión seca.

Desgaste y Erosión

El desgaste es uno de los agentes más importantes en la reducción de la vida de una máquina. Produce la pérdida de dimensiones de la superficie por abrasión. Un caso particular es la erosión líquida o cavitación, que ocurre cuando un líquido con burbujas de gas entra en una región de baja presión, provocando el desprendimiento de material debido a las ondas de choque generadas por el colapso de las burbujas.