Tratamientos térmicos de los metales

Se trata de variar la temperatura del material pero sin variar la composición química.
OBJETIVO: Mejorar las propiedades de los metales y aleaciones, por lo general, de
tipo mecánico. En ocasiones se utiliza este tipo de tratamientos para, posteriormente,
conformar el material.

Temple

Definicion

En la ciencia de materiales, el templado o temple es un tratamiento térmico consistente en el rápido enfriamiento de la pieza para obtener determinadas propiedades de los materiales. Se evita que los procesos de baja temperatura, tales como transformaciones de fase, se produzcan al sólo proporcionar una estrecha ventana de tiempo en el que la reacción es a la vez favorable termodinámicamente y posible cinéticamente. Por ejemplo, se puede reducir la cristalización y por lo tanto aumentar la tenacidad, tanto de aleaciones como de plásticos (producida a través de polimerización).

En metalurgia, es comúnmente utilizado para endurecer el acero mediante la introducción de martensita , en cuyo caso el acero debe ser enfriado rápidamente a través de su punto eutectoide, la temperatura a la que la austenita se vuelve inestable. En acero aleado con metales tales como níquel y manganeso, la temperatura eutectoide se vuelve mucho más baja, pero las barreras cinéticas a transformación de fase siguen siendo las mismas. Esto permite iniciar el temple a una temperatura inferior, haciendo el proceso mucho más fácil. Al acero de alta velocidad también se le añade wolframio, que sirve para elevar las barreras cinéticas y dar la ilusión de que el material se enfria más rápidamente de lo que en realidad lo hace. Tales aleaciones incluso al enfriarse lentamente en el aire tienen la mayoría de los efectos deseados de temple.


Martensita

Martensita es el nombre que recibe la fase cristalina BCT, en aleaciones ferrosas. Dicha fase se genera a partir de una transformación de fases sin difusión, a una velocidad que es muy cercana a la velocidad del sonido en el material.
Por extensión se denominan martensitas todas las fases que se producen a raíz de una transformación sin difusión de materiales metálicos. Se llama martensita en honor al metalúrgico alemán Adolf Martens (1850-1914)


Volviendo al tema..., El temple se utiliza para obtener un tipo de aceros de alta dureza llamado martensita . Se trata de elevar la temperatura del acero hasta una temperatura cercana a 1000 ºC y posteriormente someterlo a enfriamientos rápidos o bruscos y continuos en agua, aceite o aire.
La capacidad de un acero para transformarse en martensita durante el temple depende de la composición química del acero y se denomina templabilidad. Al obtener aceros martensíticos, en realidad, se pretende aumentar la dureza. El problema es que el acero resultante será muy frágil y poco dúctil, porque existen altas tensiones internas..

Ensayo de templabilidad o ensayo de Jominy


link: http://www.youtube.com/watch?v=qW0aUbTWtVM

El ensayo de Jominy consiste en templar una muestra estándar de acero llamada probeta con un chorro de agua de caudal y temperatura constante. La temperatura de la probeta se eleva y se proyecta el chorro de agua por uno de los extremos de la probeta. Ese extremo de la probeta se enfriará rápidamente, sufriendo el temple y será
más duro que el otro extremo. Luego se mide la dureza de la probeta cada 1,5 mm a lo largo y se traza la curva de templabilidad.
La curva de templabilidad asegura que si la dureza disminuye rápidamente conforme nos alejamos del extremo templado, el acero tendrá una templabilidad baja, mientras que los aceros cuyas curvas son casi horizontales serán de alta templabilidad, es decir, susceptibles de endurecerse rápido cuando sufren temple.


Tratamientos térmicos de los metales


Revenido

El revenido es el tratamiento térmico que sigue al temple. Recuerda que un acero templado es aquel que tiene una dureza muy alta (llamado martensita), pero tiene el inconveniente de ser frágil y poco porque tiene tensiones internas.
El revenido consiste en calentar la pieza templada hasta cierta temperatura, para reducir las tensiones internas que tiene el acero martensítico (de alta dureza). De esto modo, evitamos que el acero sea frágil, sacrificando un poco la dureza. La velocidad de enfriamiento es, por lo general, rápida

Tipos de revenido

Baja temperatura o eliminación de tensiones.

Finalidad : Reducir tensiones internas del material templado, sin reducir la dureza.
Procedimiento: Seleccionar el acero adecuado, seleccionar la temperatura de calentamiento, determinar la dureza inicial, calentar la pieza de 200°C a 300°C, mantener la temperatura constante (dependiendo del espesor de la pieza), sacar la pieza del horno y enfriarla, determinar la dureza final.

Alta temperatura o bonificación

Finalidad:Aumentar la tenacidad de los aceros templados
Procedimiento: Seleccionar el acero adecuado, seleccionar la temperatura de calentamiento, determinar la dureza inicial, calentar la pieza de 580°C a 630°C , mantener la temperatura constante, sacar la pieza del horno y enfriarla lentamente preferiblemente al aire, determinar la dureza final.

Estabilización

Finalidad: Eliminar tensiones internas de los aceros templados para obtener estabilidad dimensional.
Procedimiento: Seleccionar el acero adecuado, determinar la dureza inicial, calentar la pieza a 150°C , mantener la temperatura constante (t=k 6-8 h), sacar la pieza del horno y enfriarla lentamente preferentemente al aire, determinar la dureza final.

Recocido

El recocido consiste en calentar un material hasta una temperatura dada y, posteriormente, enfriarlo lentamente. Se utiliza, al igual que el caso anterior, para suprimir los defectos del temple.
Se persigue:

–Eliminar tensiones del temple.
–Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad del acero.

¿Cómo se practica el recocido?

–Se calienta el acero hasta una temperatura dada
–Se mantiene la temperatura durante un tiempo
–Se enfría lentamente hasta temperatura ambiente, controlando la velocidad de
enfriamiento.

Si la variación de temperatura es muy alta, pueden aparecer tensiones internas que inducen grietas o deformaciones. El grado de plasticidad que se quiere dotar al metal depende de la velocidad de enfriamiento y la temperatura a la que se elevó inicialmente


Tipos de recocido.

Recocido de eliminación de tensiones.

Por medio de la deformación en frío se presentan tensiones en el material. Dichas tensiones pueden provocar deformaciones en las piezas, pero pueden eliminarse mediante un recocido calentando el metal entre 550 y 650ºC y manteniendo la temperatura durante 30-120 minutos. Después se refrigera de forma lenta.

Recocido de ablandamiento.

Los materiales templados o ricos en carbono (sobre 0,9%) son difíciles de trabajar mediante arranque de viruta (torneado, fresado, etc) o mediante deformación en frío. Para ablandar el material puede hacerse un recocido. Se calienta la pieza entre 650 y 750ºC tras lo cual se mantiene la temperatura durante 3-4 horas antes de disminuir lentamente su temperatura. Es habitual mantener una subida y bajada alternativa de la temperatura en torno a los 723ºC.

Recocido normal

Mediante el recocido normal se afina el grano de la estructura y se compensan las irregularidades de las piezas producidas por deformaciones, ya sea en caliente o en frío, tales como doblado, fundición, soldadura, etc. El procedimiento consiste en calentar a temperaturas entre 750 y 980ºC, conforme al contenido de carbono del material, tras lo que se mantiene la temperatura para después dejar enfriar lentamente al aire.


acero
Gráfica del recocido normal


Normalizado


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.

Tratamientos termoquímicos de los metales

Mediante este tipo de tratamientos, el metal sufre procesos de calentamiento y enfriamiento y se varía la composición química superficial de los aceros, adicionando otros elementos para mejorar las propiedades en la superficie, principalmente la dureza o resistencia a la corrosión, sin modificar otras propiedades esenciales tales
como ductilidad.


a) Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de
los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas que
deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros.

b)Nitruración: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones. Las
durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente químico
añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco.

c)Cianuración o carbonitruración: Se trata de endurecer la superficie del material
introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y nitruración. La
temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y la nitruración, que
es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros.

d)Sulfinación: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y
carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste,
favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.


Espero haya gustado, no es demasiado extenso y espero que no aburra