Tratamientos Térmicos de los Aceros

Curvas TTT: el diagrama Fe-C resulta útil para estudiar los tratamientos térmicos de aceros. Hay que tener en cuenta que los diagramas se refieren solo a transformaciones de enfriamiento o calentamiento muy lentos. Bain y Davenport idearon el diagrama TTT (transformación, tiempo, temperatura) y constituye la herramienta más poderosa para estudiar los tratamientos térmicos.

Martensita: se origina al someter una estructura austenítica a un enfriamiento muy rápido.

Transformación martensítica: no hay difusión por las bajas temperaturas, y se produce un pequeño movimiento atómico. La transformación depende de la temperatura.

Tratamientos Térmicos

• Temple: austenización y enfriamiento muy rápido. Se obtiene un metal muy duro y resistente. El enfriamiento de la pieza se distingue en 3 etapas.
• Determinación de la templabilidad:
  • Atendiendo a la profundidad del temple: se someten distintos redondos de acero a temple a iguales condiciones y luego se analizan. Con templabilidad baja tienen corona fina y los de alta templabilidad una corona gruesa.
  • Atendiendo a las curvas de dureza: se analizan las curvas de dureza a lo largo del diámetro. Templabilidad baja si hay diferencias de dureza con respecto al centro.
• Ensayo Jominy: se somete una probeta austenizada de dimensiones normalizadas a un enfriamiento normalizado. Se desbastan dos generatrices opuestas, se mide la dureza y se hace un diagrama en función de la longitud del extremo templado. Cuanto más baja la línea, menos templabilidad.
• Normalizado: calentar el acero 50º más arriba de A₃ para hipoeutectoides o A₁ para hipereutectoides. Se enfría al aire y se forma perlita y ferrita o cementita. Se usa para eliminar defectos de un tratamiento anterior. El temple más revenido se llama bonificado.
• Recocido: se calienta a cierta temperatura un tiempo y luego se deja enfriar lentamente. Se liberan tensiones internas y se destruyen estados anormales de la estructura.
• Revenido: solo se hace a los metales templados, es complementario. Se mejora la tenacidad disminuyendo la dureza.

Tratamientos isotérmicos

• Martempering: se introduce en uno o dos baños de sales fundidas a temperatura superior a M_s y permanece el tiempo necesario para que se uniformen las temperaturas del exterior y el núcleo sin que se cambie la estructura. Se enfría al aire y se obtiene una estructura martensítica y se le aplica el revenido. Se necesita templabilidad alta.
• Austempering: después del austenizado se introduce en un baño de sales a temperatura superior a M_s y permanece el tiempo necesario para convertirse en bainita. Se enfría al aire y se consigue igual dureza, más tenacidad. No necesita un revenido posterior.
• Patenting: introducir el acero austenizado en un baño de plomo fundido entre 500 y 550ºC. Se deja el tiempo necesario para que se transforme en perlita fina. Se utiliza para fabricar cobre.

Tratamientos Superficiales

Para endurecer la superficie y mejorar la fatiga y el desgaste. Se templan las superficies exteriores, el núcleo conserva su alta tenacidad.

Tratamientos Térmicos Superficiales

• Temple a la superficie de la llama: el calor se da con un soplete en intervalos de tiempo. La temperatura alcanza 2000ºC.
• Temple por inducción: se basa en que en cualquier material conductor sometido a un campo magnético se origina una diferencia de potencial que con la Ley de Lenz se opone a la variación temporal del campo magnético.
• Temple por rayo láser: la acción del láser permite austenizar la superficie. El gradiente térmico posibilita el temple después. Se pueden endurecer capas de 0,25 a 1,3mm de espesor.
• Temple por bombardeo: se calienta con un chorro de electrones acelerados por un cañón.

Tratamientos Termoquímicos

Calentamiento y enfriamiento con la adición de nuevos elementos.

• Carburación: se añade carbono mediante difusión a la superficie del acero para aumentar la dureza. Para facilitarlo se somete a temperatura alta.
• Nitruración: se consigue un endurecimiento superficial extraordinario, resistencia a fatiga y corrosión con el nitrógeno. Se somete en un horno a una corriente de NH₃ a 500ºC. El NH₃ está disociado y es absorbido por la superficie.
• Carbonitruración: aumentar la dureza por la absorción de carbono y nitrógeno. Se somete a una atmósfera cementante donde se añade nitrógeno en forma de NH₃. Temperatura inferior a la cementación y superior a la nitruración.
• Sulfinización: se incorpora al metal una capa de carbono, nitrógeno y azufre con una inmersión en un baño a 565ºC.

Tratamientos Mecánicos

• En caliente: forja, se deforma un metal calentado a una temperatura determinada y golpeándolo muy fuerte. Se afina el tamaño del grano y se quitan sopladuras y cavidades interiores.
• En frío: se deforma el metal a temperatura ambiente golpeándolo, por trefilado o laminándolo. Sube la dureza y la resistencia mecánica.

Tratamientos Superficiales

Se modifica la superficie sin afectar la composición.

• Cromado: se deposita cromo sobre la superficie a proteger. Se disminuye el coeficiente de rozamiento y sube la dureza y la resistencia al desgaste. Se puede hacer por electrólisis o por difusión.
• Metalización: se pulveriza metal fundido sobre la superficie y adquiere las características del metal pulverizado.