Tratamientos térmicos y termo-quimicos

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Procesos que se realizan en los metales para mejorar sus condiciones físicas y químicas.
Armando Lázaro Victorino
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Tratamientos termicos Conjunto de materiales de aleaciones de metales y enfriamiento, bajo condiciones bruscas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, alineación de los metales o las aleaciones en estado sólido o líquido
Tratamiento termoquimicos Son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada.
Objetivo tratamiento termoquimicos Los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la dureza superficial de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz; disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante; aumentar la resistencia al desgaste; aumentar la resistencia a la fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.
Objetivo de tratamientos térmicos Mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero, el vidrio y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los cerámicos y maderas.
Tratamientos térmicos Temple Revenido Recocido Normalizado
Tratamiento termoquimicos Cementación (C) Nitruración (N) Cianuración (C+N) Carbonitruración (C+N) Sulfinización (S+N+C)
Temple Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.
Efectos del Temple Antes de endurecer el material, la microestructura del material es una estructura de grano de perlita que es uniforme y laminar. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita formada cuando el acero o hierro fundido se fabrican y se enfría a una velocidad lenta. Después de enfriamiento y rápido endurecimiento, la microestructura de la forma material en martensita como una estructura fina, grano de aguja.
Revenido Es un tratamiento complementario del templado, que regularmente sigue a este. Ayuda al templado a aumentar la tenacidad de la aleación a cambio de dureza y resistencia, disminuyendo su fragilidad.
Tipos de revenido Baja temperatura o eliminación de tensiones. Alta temperatura. Estabilización.
Recocido Consiste básicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
Tipos de recocidos Recocido de eliminación de tensiones Recocido de ablandamiento Recocido normal Recocido por cortocircuito
Normalizado Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Normalizado Consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 grados Celsius por encima de la temperatura crítica superior, tanto para aceros hipereutectoides, como para aceros hipoeutectoides, y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita. A continuación se deja enfriar en aire tranquilo, obteniéndose una estructura uniforme.
Cementación. Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
Tipos de acero para cementación. Aceros para cementación al carbono. Aceros para cementación al Cr-Ni de 125 kgf/mm2 Aceros para cementación al Cr-Mo de 95 kgf/mm2 Aceros para cementación al Cr-Ni-Mo de 135 kgf/mm2
Nitruración. Aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C dentro de una corriente de gas amoníaco más nitrógeno.
Aceros para nitruración. Acero para nitruración al Cr-Mo-V de alta resistencia Acero para nitruración al Cr-Mo-V de resistencia media Acero para nitruración al Cr-Al-Mo de alta dureza
Cianuración. Tratamiento termoquímico que se da a los aceros. Cuando se quiere obtener una superficie dura y resistente al desgaste, se debe efectuar un baño de cianuro fundido.
Cianuración. Se efectúa a una temperatura justamente por encima de la temperatura crítica del corazón de la pieza, se introduce la pieza en una solución que generalmente consta de cianuro de sodio con cloruro de sodio y carbonato de sodio, el enfriamiento se da directamente por inmersión al salir del baño de cianuro, con esto se obtiene una profundidad de superficie templada uniforme de unos 0.25 mm en un tiempo de una hora.
Carbonitruración. Introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.
Carbonitruración. Busca un endurecimiento superficial del acero mediante el enriquecimiento simultáneo con nitrógeno y carbono. Se realiza con aceros de bajo contenido al carbono (tenaces y resistentes a la fatiga) obteniendo así piezas con superficies de una elevada dureza y resistencia al desgaste, pero que a su vez conservan un núcleo tenaz.
Sulfinización. Aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorpora al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.
Sulfinización. Se consigue mejorar la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y evitar el agarrotamiento. Las piezas sulfinizadas tienen una duración de 5 a 6 veces más que las que no fueron tratadas.
Templado La temperatura exacta determina que dureza se alcanza, y depende tanto de la composición específica de la aleación como de las propiedades deseadas en el producto terminado.
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