 |
Tratamientos t�rmicos |
Generalidades
Se denominan tratamientos t�rmicos el conjunto de operaciones de
calentamiento y enfriamiento necesarias para modificar la estructura cristalina de un
metal, con objeto de conferirle determinadas caracter�sticas mec�nicas o tecnol�gicas.
Al efectuar unos procesos t�rmicos determinados, transmitimos a los metales unas
condiciones de equilibrio muy adecuadas a la funci�n que los mismos van a desempe�ar
industrialmente.
Revisten una gran importancia los tratamientos t�rmicos de los aceros, muy por encima del
resto de materiales.
| Tabla de clasificaci�n de los tratamientos t�rmicos |
| Tratamientos sin cambio de composici�n |
Regeneraci�n |
||
| Subcr�tico |
Ablandamiento |
||
| Globulares |
|||
| Tratamientos con cambio de composici�n |
|||
Recocido
El recocido tiene generalmente como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar su estructura y eliminar las tensiones internas.
El recocido, seg�n su finalidad se denominar�:
 | Recocido de regeneraci�n. Consiste en un calentamiento a una temperatura superior a la cr�tica, enfriando lentamente dentro de un horno o en ceniza, con lo que se consigue ablandar el acero y regenerar su estructura. |
| Recocido subcritico. Tal como indica su nombre el calentamiento se efect�a por debajo de la temperatura critica, teniendo poca importancia la velocidad de enfriamiento, ya que incluso puede enfriarse en el aire ambiente sin que se endurezca. Estos recocidos se dividen a su vez en recocido de ablandamiento y recocido contra acritud. |
|
| Recocido globular. Consiste en un tratamiento de ablandamiento dado a los aceros de herramientas (al carbono o aleados) para su posterior mecanizaci�n. |
|
|
Normalizado
El normalizado es un tratamiento interesante para los aceros
hipoeut�ctica y eut�cticos. Es muy similar al recocido de regeneraci�n,
diferenci�ndose de aquel en la velocidad de enfriamiento ya que este se
lleva a cabo en el aire ambiente y por lo tanto es m�s r�pido.
Como su nombre indica, deja al acero en condiciones normales en lo que a su estructura y
propiedades se refiere.
Suele emplearse en los aceros al carbono y en piezas fundidas y forjadas.
|
|
Temple
El temple es quiz�s el m�s importante de todos los tratamientos
t�rmicos.
Consiste en calentar el acero a una temperatura ligeramente superior a la critica seguido
de un enfriamiento lo m�s r�pido posible para aprisionar los �tomos del carbono dentro
de la ret�cula c�bica-centrada del hierro, logrando obtener una estructura muy dura
llamada martensitica.
Distinguiremos tres fases en el proceso del temple:
|
Calentamiento
Se calienta lentamente el acero hasta alcanzar una temperatura de unos 50�C por encima del limit� de fragilidad (que suele ser de unos 450�C para los aceros al carbono y unos 800�C para los aceros r�pidos), procedi�ndose a continuaci�n, a un calentamiento m�s r�pido hasta alcanzar la temperatura de temple, valores que las casas fabricantes de aceros finos indican siempre en sus cat�logos.
Es interesante no sobrepasar nunca la temperatura de temple, pues al sobrecalentar el material a tratar, se provoca un aumento del tama�o del grano que perjudica las caracter�sticas del mismo.
Caldeamiento
El caldeamiento se logra manteniendo unos minutos la pieza dentro del horno cuando �ste llega a la temperatura de temple.
Enfriamiento
Si enfriamos muy r�pidamente la pieza a tratar, los cristales de su estructura no tienen tiempo de Estabilizarse y el material se vuelve dur�simo, logrando un temple perfecto. Sin embargo, si la velocidad de enfriamiento es m�s lenta, s�lo se estabilizan parte de los cristales, logr�ndose un temple m�s suave, y si la velocidad de enfriamiento es muy lenta, todos los cristales tienen tiempo de estabilizarse y por consiguiente, la pieza no queda templada.
Los medios de enfriamiento m�s empleados son los siguientes:
|
El medio a emplear depender� del tipo, composici�n, forma y dimensiones de la pieza a tratar y de las propiedades que se quieran obtener.
Consecuencias del temple
|
|
|
Revenido
El revenido es un tratamiento que se da exclusivamente a las piezas que han sido antes templadas. Los aceros, despu�s del temple , suelen quedar excesivamente duros y sobre todo muy fr�giles.
Evitaremos estos defectos calentando de nuevo la pieza a una temperatura inferior a la critica y dej�ndola enfriar a una velocidad variable ya que este factor influye muy poco sobre el material tratado. As� logramos ablandar el acero sometido al tratamiento de temple y eliminamos las tensiones internas, quedando el material en las condiciones �ptimas
Temperaturas y medios de enfriamiento m�s comunes |
||||||||
| Tipo acero |
Normalizado | Recocido | Temple | Revenido | ||||
| Temp. | Enfriam. | Temp. | Enfriam. | Temp. | Enfriam. | Temp. | Enfriam. | |
| Aceros al carbono de construcci�n | ||||||||
| F-111 F-112 F-113 F-114 F-115 |
920� 900� 875� 860� 840� |
aire " " " " |
680� 680� 680� 780� 780� |
lento " " " " |
900� 875� 860� 835� 820� |
agua " " " " |
700� 650� 600� 600� 600� |
aire " " " " |
| Aceros al carbono para herramientas | ||||||||
| F-511 F-512 F-513 F-514 F-515 F-516 F-517 |
780� 780� 780� 780� 780� 780� 780� |
lento " " " " " " |
820� 810� 800� 790� 770� 770� 770� |
agua " " " " " " |
220� 220� 220� 220� 220� 220� 220� |
aire " " " " " " |
||
| Aceros r�pidos | ||||||||
| F-551 F-552 F-553 F-554 |
875� 875� 875� 875� |
lento " " " |
1250� 1300� 1320� 1320� |
agua " " " |
540� 570� 580� 580� |
aire " " " |
||
|
|
Cementaci�n
La cementaci�n consiste en aumentar el contenido de carbono en la superficie de los aceros. Esto se logra a base de rodear a las piezas de un medio carburante y manteniendo el conjunto durante un cierto tiempo a elevada temperatura. Con ello se consiguen piezas con la superficie muy dura, resistentes al desgaste y con el n�cleo central muy tenaz, capaz de soportar choques y esfuerzos.
La cementaci�n puede conseguirse empleando los siguientes medios:
|
La cementaci�n s�lida es la que tiene el proceso m�s lento de penetraci�n, ya que necesita del orden de las 5 horas para conseguir una profundidad de cementaci�n de 1 mm; mientras que la m�s r�pida resulta ser la l�quida, puesto que para conseguir el mismo espesor basta con unas 2,5 horas aproximadamente.
Todas las piezas cementadas deben someterse a los tratamientos de temple y revenido, requiriendo una elecci�n muy precisa de las temperaturas y medios de enfriamiento para evitar las deformaciones a que est�n expuestas las piezas cementadas, dada la distinta composici�n del n�cleo con respecto a la superficie.
Son aptos para cementaci�n los aceros de bajo contenido de carbono (menos del 0,18 %), pues en ellos se logra evitar la aparici�n de fragilidad en el n�cleo de la pieza, en el tratamiento de temple que sigue al cementado.
|
|
Cianuraci�n
La cianuraci�n es un tipo de cementaci�n liquida que tiene por objeto endurecer la capa superficial del acero, combinando el carbono con el nitr�geno.
La pr�ctica se realiza en un ba�o de sales de cianuro s�dico, cloruro s�dico y carbonato s�dico hasta alcanzar unas temperaturas entre 800 y 900�C aproximadamente. Tiene el inconveniente de que la capa endurecida es poco profunda y, adem�s, los cianuros son muy venenosos, por lo que hay que manejarlos con gran precauci�n.
|
|
Nitruraci�n
La nitruraci�n es un procedimiento de endurecimiento superficial con el que se consiguen durezas extraordinarias. El medio empleado es el gas amon�aco; en contacto con el hierro y a una temperatura de 550�C, el nitr�geno liberado del amon�aco forma con el hierro el nitrato de hierro, que es un compuesto dur�simo.
La dureza obtenida con este tratamiento es muy elevada y como contrapartida, la velocidad de penetraci�n del nitr�geno es muy lenta, con lo que se logran unas profundidades de nitruraci�n del orden de los 0,1 mm cada 10 horas aproximadamente.
Una de las caracter�sticas principales de este tratamiento t�rmico es que sigue un proceso inverso con respecto a los dem�s termoqu�micos. Aqu�, primeramente se templan y se revienen las piezas a tratar; a continuaci�n se mecanizan a las cotas definitivas y finalmente se les da el tratamiento de nitruraci�n, con lo cual ya quedan aptas para su aplicaci�n.
|
|
Sulfinizaci�n
La sulfinizaci�n, llamada tambi�n cementaci�n al azufre, es un
tratamiento t�rmico de endurecimiento superficial a base de azufre, carbono y nitr�geno;
muy similar al anterior en cuanto a las propiedades mec�nicas adquiridas por los aceros.
Es uno de los �ltimos tratamientos t�rmicos desarrollados. El tratamiento se da en horno
el�ctrico de sales fundidas a una temperatura m�xima de 570�C y cuya caracter�stica
especial es que, una vez la capa endurecida alcanza una penetraci�n de unos 0,3 mm, por
m�s horas que se mantenga en el bono no se altera este espesor.
| © Roberto de Diego
|
||||
|
|
|
|||