Tratamiento térmico del acero 2

By | 3 noviembre, 2013

En este cápitulo continuaremos tratando el tema de los tratamientos térmicos aplicados al acero o a cualquier otra aleación.Consta de varios comoponenetes químicos,en este caso los comonentes predominantes son el Hierro -Fe y el Carbono -C, dependiendo las necesidades mecánicas que requiera,se utilizan en la aleación unos u otros elementos químicos en su estructura,así se le confieren unas propiedades específicas para su utilización en la industria metalmecánica.

En sus aleaciones encontramos otros grandes compuestos principales como pueden ser el tungsteno, manganeso,cromo,níquel,vanadio, cobalto, cobre, molibdeno, azufre y fósforo a estos otros elementos químicos que forman parte de las aleaciones del acero se les conoce como componentes,y a sus combinaciones o a sus distintas estructuras cristalinas,constituyentes.

Endurecimiento del acero

diagrama hierro carbonoEste tratamiento térmico del acero consiste en el endurecimiento del acero a base de un calentamiento del metal de una manera uniforme a su temperatura correcta,volvemos a insistir en el Diagrama Hierro Carbono,para después enfriarlo con aceite,aire, agua  o incluso en una camara refrigerada.

Este endurecimiento produce un cambio espectacular en la estructura cristalina del acero,cambia la estructura granular normal a una estructura granular fina que aumenta su resistencia a la tracción,tensión interna y disminuye la ductilidad.El acero al carbono utilizado para herramientas,puede ser endurecido mediante este proceso,consiste en calentar el acero (en estado solido) hasta llegar a su temperatura critica.En este caso se adquiere al llegar aproximadamente entre los 790C y los 830C.Se podría decir que se identifica cuando el metal adquiere un color rojo cereza brillante.Cuando se calienta hasta este punto,el acero,la perlita se combina con la ferrita.Esto produce una estructura de grano fino llamada austenita.Cuando enfriamos la austenita de una forma rapida y brusca,conseguimos que se transforme en martensita,un material duro,pero muy frágil.

Tratamiento Térmico – Temple y revenido: bonificado

Tratamientos-térmicos-del-hierro revenidoEste tratamiento térmico se aplica después de que se ha endurecido el acero.En este punto el acero es muy quebradizao,muy frágil,lo que impide un manejo comodo.Ya que se rompería con el minimo golpe.Esto tiene su explicación,ya que después de endurecerlo,el acero tiene demasiadas tensiones interiores gerneradas por este tratamiento térmico,el endurecimiento.Para contrarestar este tratamiento térmico del acero,se recomienda utilizar un templado del acero ( tratamientos térmicos 1)  En algunos textos nos encoremos con que a este proceso o  tratamiento térmico se le conoce como temple.El  proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para más tarde en elevar la temperatura del acero ligeramente a la crítica superior que está entre 900C y 950C , para luego enfriarlo.La finalidad de estos tratamientos térmicos no es otra que aumentar la dureza y la resistencia del acero a tratar.Este enfriamiento puede ser más rápido o lento,esto dependerá de las caracteristicas de la pieza,se utilizarán medios como aceite,agua … Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza.

Tratamiento Térmico : Recocido

Tratamientos-térmicos-del-hierro recocido

El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero u otros metales, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).Hay varios tipos de recocido,los nombraremos a continuación.

 

 

 

  • Recocido de homogeneización

Este es otro tratamiento térmico se conoce como recocido de homogeneización, propio de los aceros hipoeutectoides (tienen un contenido en carbono inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 % de C). El acero hipoeutectoide está formado por una mezcla de ferrita más perlita.) , la temperatura de calentamiento es la correspondiente a A3+200ºC sin llegar en ningún caso a la curva de sólidos, realizándose en el propio horno el posterior enfriamiento lento, siendo su objetivo principal eliminar las heterogeneidades producidas durante la solidificación.

  • Recocido de regeneración

Este es otro tratamiento térmico también llamado normalizado.Ya lo nombramos en cápitulos anteriores.Tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para finar y ordenar su estructura.Tiene como objeto dejar el acero o aleación en un estado normal,con una distribución uniforme del carbono y en ausencia de tensiones internas.Es común utilizarlo previamente al templado o al revenido.Por Ejemplo: Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.

  • Recocido de globulización

Este es otro tratamiento térmico es usado en aceros hipoeutectoides (tienen un contenido en carbono inferior al correspondiente a la composición eutectoide (0,77 % de C) para ablandarlos después de un anterior trabajo en frío. Por lo general se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que deben tener alta embutición y baja dureza. Los valores más altos de embutición por lo general están asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centígrados. Temperaturas por encima de la crítica producen formación de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado.

Por lo general piezas como las placas para botas de protección deben estar globulizadas para así obtener los dobleces necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza.

  • Recocido de subcrítico

Este es otro tratamiento térmico.Para un acero al carbono hipoeutectoide (porcentaje inferior al 0,77 % de C): La microestructura obtenida en este tratamiento varía según la temperatura de recocido. Por lo general las que no excedan los 600 grados liberarán tensiones en el material y ocasionaran algún crecimiento de grano (si el material previamente no fue templado). Generalmente mostrando Ferrita-Perlita. Por encima de los 600 y bajo los 723 se habla de recocido de globulización puesto que no sobrepasa la temperatura crítica.En este caso no hay grano de perlita, los carburos se esferoidizan y la matriz es totalmente ferrítica.

Se usa para aceros de forja o de laminación, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo… Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.

Tratamiento Térmico – Cementado

tratamiento-termico Cementado soldadura.org

Este tratamiento térmico consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al carbono,pero sin que su núcleo se vea afectado,quedando blando y dúctil.El carbono es el que genera la dureza en el acero,con el cementado,se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido.

El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más comunes son: empacado para carburación, baño líquido y gas.

 

  • Carburización por empaquetado

En este tratamiento térmico el procedimiento consiste en sumergir el acero con un bajo contenido en carbono -C en un recipiente con material carbonáceo y calentarlo dessde 900 a 927C durante un periodo comprendido de 4 a 6 horas.Durante este tiempo el carbono que se encuentra dentro del recipiente,penetra en la superficie del metal a endurecer.Evidentemente cuanto más tiempo esté dentro del recipiente,más profundidad alcanzará el carbono y la capa será mucho más gruesa y dura.Una vez caliente la pieza a endurecer  a la temperatura adecuada se retiraría y después se enfriaría rápidamente en agua o salmuera. (Para evitar deformaciones y disminuir la tensión superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 °C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersión).Lo más común es dejar una capa de 0,38mm pero se podría dejar penetrar el carbono hasta crear una capa de hasta 0,4 mm.

  • Carburización en baño líquido

Este tratamiento térmico carburización en baño liquido,consiste en sumergir el acero a cementar en un baño de cianuro de solido liquido (tambien es utilizado cianuro de potasio,pero sus efluvios son demasiado toxícos y peligrosos). Se mantendría sumergido de 15 minutos a 1 hora,a una temperatura de unos 845C (el tiempo varia según la profundidad que se le quiera dar a la capa carburarizada).A estas temperaturas el acero absorbe el nitrogeno de cianuro  y el carbono.Después del tratamiento térmico se debe enfriar con gran rapidez el acero,en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas de espesores de hasta 0,75 mm.

  • Carburización con gas

Este tratamiento térmico carburización a gas,se utilizan gases carburizantes para la cementación. El acero con bajo contenido carbónico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 °C. después de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 °C y se enfría con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 0,6 mm, pero por lo regular no exceden de 0,7 mm.

2 thoughts on “Tratamiento térmico del acero 2

  1. Juan Pinto

    Interesante toda la información dada por este medio , es un articulo que nos recuerda y nos trae a la memoria que aveces por no tomar un libro y repasarlo nos vamos olvidando de este fantástico mundo de los materiales y sus aleaciones .
    Es una publicación muy seria e informativa .

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