Endurecimiento de Metales por Tamaño de Grano y Proceso de Revenido

a) Endurecimiento por reducción de tamaño de grano

El tamaño de los granos de un metal policristalino afecta a las propiedades mecánicas. Durante la deformación plástica, el deslizamiento o el movimiento de las dislocaciones debe ocurrir a través de este límite de grano común. El límite de grano actúa como una barrera al movimiento de las dislocaciones por dos razones:

1. Puesto que los dos granos tienen orientaciones distintas, las dislocaciones tienen que cambiar la dirección de su movimiento.
2. El desorden atómico dentro del límite de grano producirá una discontinuidad de los planos de deslizamiento de un plano a otro.

Para límites de grano de ángulo grande, lo que ocurre es que se forma una concentración de tensiones en un plano de deslizamiento en un grano, lo cual puede activar fuentes de nuevas dislocaciones en las regiones cercanas al límite de un grano contiguo. Un material con un grano fino es más duro y resistente que uno con granos gruesos.

b) Relación del límite elástico con el tamaño de grano medio: Ley de Hall-Petch

En muchos materiales, el límite elástico varía con el tamaño de grano según la siguiente relación (Ley de Hall-Petch):

σ_i = σ₀ + k_y D^-1/2

Donde k_y y σ₀ dependen del material y D representa el diámetro medio del grano.

c) Procesado de metales: Regulación del tamaño de grano

El tamaño del grano puede ser regulado mediante la velocidad de solidificación de la fase líquida, y también por deformación plástica seguida por un tratamiento térmico apropiado. Los límites de grano de ángulo pequeño no son efectivos para interferir en el proceso de deslizamiento debido al pequeño desalineamiento cristalográfico a través del límite de grano.

Tratamientos Térmicos: El Revenido

a) Descripción del revenido

El revenido es un proceso térmico que sigue al temple y consiste en aplicar, a una aleación, una temperatura inferior a la del temple. Cuanto más se aproxima a esta y durante más tiempo se mantenga, mayor será la disminución de dureza y resistencia, pero mejor será la tenacidad.

b) Microestructura obtenida y efectos en las propiedades mecánicas

Mediante un calentamiento de martensita, el porcentaje de carbono (%C) en solución sólida puede llegar a ser 0, lo que conduce a una estructura plenamente cúbica (ferrita).

c) Fragilidad del revenido

El revenido mejora la tenacidad de los aceros templados a costa de disminuir la dureza, la resistencia mecánica y su límite elástico. A este fenómeno de compromiso entre propiedades nos referimos cuando hablamos de los efectos y la fragilidad del revenido.