Tratamientos Termoquímicos en Aceros
Los tratamientos termoquímicos modifican la composición química superficial de los aceros mediante calentamiento y enfriamiento, adicionando elementos para mejorar propiedades como la dureza o resistencia a la corrosión, sin alterar otras propiedades esenciales como la ductilidad.
Cementación
La cementación se aplica a los aceros para aumentar la cantidad de carbono en la capa exterior de la pieza. Tras un temple, que se realiza solo en la capa exterior, se logra el endurecimiento superficial, mejorando la dureza y la resiliencia. Es ideal para piezas resistentes a golpes y desgaste. Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas, y el espesor de la capa cementada depende del tiempo y la temperatura.
Nitruración
La nitruración es un tratamiento de endurecimiento superficial para aceros y fundiciones. Los materiales nitrurados son muy duros y resistentes a la corrosión. No requiere tratamientos posteriores. Se realiza en hornos especiales con amoníaco a 500-525ºC hasta 90 horas. La penetración del nitrógeno es de 0,01mm/h aproximadamente. Se realiza a bajas temperaturas, evitando deformaciones, y es ideal para la industria automovilística y aeronáutica, en ejes, piñones, árboles de levas, etc.
Cianuración
La cianuración endurece la superficie introduciendo carbono y nitrógeno. Requiere un temple posterior. Se utilizan sales calentadas a 800-900ºC en presencia de oxígeno, cobalto, sodio, carbono y nitrógeno.
Sulfinización
La sulfinización introduce una capa superficial de aleaciones de azufre, nitrógeno y carbono en aleaciones férreas y de cobre, usando sales de CN Na (95%) y SO3Na2. Con 3 horas se logra una capa de 0,3mm. Mejora la resistencia al desgaste, la lubricación y evita el agarrotamiento, aumentando la vida útil hasta 5 veces.
Tratamientos Térmicos en Aceros
Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento de metales o aleaciones a temperaturas y velocidades variables para modificar su estructura cristalina y mejorar sus propiedades. Aunque muchos metales admiten tratamientos térmicos, las aleaciones ferrosas son las más adecuadas.
El tratamiento térmico consiste en calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo a esa temperatura para formar la estructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad adecuada. Los factores temperatura-tiempo deben ser estudiados cuidadosamente según el material, tamaño y forma de la pieza. Esto permite:
- Mejorar la dureza y maquinabilidad.
- Eliminar tensiones internas y evitar deformaciones.
- Eliminar la acritud del trabajo en frío.
- Conseguir una estructura más homogénea.
- Obtener la máxima dureza y resistencia posible.
- Variar algunas propiedades físicas.
Recocido
El recocido ablanda y afina el grano, eliminando tensiones. Se calientan las piezas a la temperatura adecuada y se enfrían lentamente en el horno o cubiertas de arena o cenizas calientes. Tipos de recocido:
- De regeneración: para afinar el grano de aceros sobrecalentados.
- Globular: para facilitar la deformación en frío.
- Contra la acritud: para recuperar propiedades perdidas en la deformación en frío.
- De ablandamiento: para mecanizar piezas templadas.
- De estabilización: para eliminar tensiones internas de piezas trabajadas en frío.
- Isotérmico: para mejorar la maquinabilidad de piezas estampadas en caliente.
- Doble recocido: para lograr una estructura mecanizable en aceros de alta aleación.
Temple
El temple consiste en calentar el acero hasta transformarlo en austenita, mantenerlo a esa temperatura y enfriarlo rápidamente para transformarlo en martensita. Su objetivo es endurecer y aumentar la resistencia del acero. Después del temple, siempre se debe realizar el revenido para eliminar tensiones internas. La templabilidad es la capacidad de un acero para dejarse penetrar por el temple, mientras que la capacidad de temple es la capacidad de un acero para adquirir mayor o menor dureza durante el temple. La templabilidad se ve influenciada por los elementos aleados y el tamaño de grano. Los elementos que más favorecen la penetración del temple son el manganeso, molibdeno y cromo. Un grano más grande aumenta la templabilidad. Al realizar el temple, se deben considerar:
- Composición del acero.
- Diferencia de masas.
- Temperatura y tiempo de calentamiento.
- Tipo de horno, sales, vacío, etc.
- Velocidad de enfriamiento.
- Medios de enfriamiento:
- Agua: rápido, para aceros al carbono. Se agitan las piezas y se pueden añadir sales para mayor velocidad.
- Aceite mineral: más lento que el agua, para aceros aleados. Se agitan las piezas para eliminar la capa de vapor.
- Metales y sales fundidas: se usan mercurio, plomo y plomo-estaño.
- Aire en calma o a presión: solo para algunos aceros especiales.
Revenido
El revenido sigue al temple para eliminar la fragilidad y las tensiones creadas. Consiste en calentar las piezas a una temperatura inferior a la del temple para transformar la martensita en una estructura más estable, terminando con un enfriamiento rápido. Los factores que más influyen son la temperatura y el tiempo de calentamiento. El revenido es crucial para lograr el temple adecuado y una buena tenacidad de la pieza.