Aleaciones Férricas: Aceros y Fundiciones - Propiedades y Tratamientos Térmicos
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Aleaciones Férricas: Aceros y Fundiciones
Aceros
Los aceros son aleaciones de hierro y carbono a las que se pueden añadir otros elementos químicos (como manganeso, níquel, cromo, entre otros) según las propiedades que se deseen obtener. Se dividen en:
- Aceros al carbono (aceros ordinarios)
- Aceros aleados
Fundiciones
Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono a las que también se pueden añadir otros elementos químicos. Se clasifican en:
- Fundiciones ordinarias
- Fundiciones aleadas
Tratamientos Térmicos de los Aceros
Recocido
El recocido consiste en el enfriamiento de las piezas austenizadas dentro del horno donde previamente se han calentado (el horno se apaga, dejando las piezas en su interior hasta que se alcanza la temperatura ambiente). La microestructura resultante es perlita. Su finalidad principal es ablandar el acero.
En muchos casos, la estructura laminar de la perlita dificulta el mecanizado de la pieza. Por ello, a veces se busca destruir esta estructura. Para lograrlo, se aplica un tratamiento térmico llamado recocido de globulización, que se realiza a una temperatura cercana a la eutectoide durante un tiempo prolongado (8-12 horas). Esto provoca un cambio morfológico en la fase cementita, que forma esferoides o glóbulos en el seno de una matriz de ferrita. A este conjunto se le denomina esferoidita.
Normalizado
Tras la austenización, las piezas se dejan enfriar fuera del horno. Este proceso se utiliza para aumentar la resistencia de los aceros en comparación con los obtenidos por recocido.
Temple
El temple es un tratamiento térmico en el que los aceros se someten a un enfriamiento brusco. Las piezas austenizadas se sumergen en algún tipo de líquido, normalmente aceite o agua. El enfriamiento es tan rápido que se produce una transformación de fase, dando lugar a la martensita.
La martensita es una fase de no equilibrio a temperatura ambiente y tiende a descomponerse en las fases estables: ferrita y cementita. La martensita presenta una dureza y resistencia muy superiores, pero posee una elevada fragilidad.
Revenido
Para aumentar la tenacidad y disminuir la fragilidad, los aceros templados se someten a un tratamiento térmico llamado revenido. La combinación de temple y revenido se conoce como bonificado. El revenido busca descomponer parcialmente la martensita para obtener estructuras intermedias entre esta y las de equilibrio (α+Fe3C). El resultado es un aumento de la ductilidad y tenacidad del acero a costa de una disminución de su resistencia.
Austempering
En el austempering, el enfriamiento no es tan brusco como en el temple y no desciende hasta temperatura ambiente hasta que se completa una transformación para obtener otro microconstituyente de no equilibrio: la bainita.
La bainita es estructuralmente diferente a la perlita y la martensita, aunque comparte algunas características. Es un microconstituyente no laminar formado por ferrita y carburos de hierro. Según la temperatura a la que se forma, se distingue entre bainita superior (temperaturas elevadas) e inferior (temperaturas inferiores).
Fundiciones
En casi todas las fundiciones, se promueve la descomposición de la cementita:
Fe3C → 3 Fe(α) + C (grafito)
Este proceso se denomina grafitización y se ve favorecido por:
- Presencia de altos contenidos de silicio (también níquel y fósforo).
- Exposición prolongada a elevadas temperaturas.
- Ausencia de elementos formadores de carburos (Mo, Cr).