Tratamientos térmicos del acero: fases del hierro, constituyentes y recocido

Resumen

El documento explica la finalidad de los tratamientos térmicos, que consisten en calentar el acero, mantenerlo a una temperatura y enfriarlo para modificar sus propiedades. Describe las fases alotrópicas del hierro (α y γ) y los constituyentes de las aleaciones hierro-carbono: austenita, cementita, ferrita, perlita y martensita. Termina con el proceso de recocido y sus variantes, como el recocido de ablandamiento.

Puntos clave

Los tratamientos térmicos modifican la estructura de metales y aleaciones para mejorar sus propiedades.
Un tratamiento térmico consiste en calentar, mantener a temperatura durante un tiempo y enfriar.
El hierro α es estable por debajo de 768 °C y el hierro γ se forma entre 900 °C y 1400 °C.
La cementita contiene un 6,67 % en peso de carbono y es el constituyente más duro y frágil del acero.
La perlita es una mezcla laminar de ferrita y cementita con un 0,8 % de carbono.
El recocido ablanda el material, afina el grano y elimina la acritud producida por el trabajo en frío.
El recocido de ablandamiento se usa para mecanizar piezas templadas porque elimina la martensita.

Ponte a prueba

Teoría de los Tratamientos Térmicos

Finalidad: Mejorar o modificar las propiedades de los metales y aleaciones mediante la alteración en su estructura, con el fin de que desempeñen con más garantías el trabajo para el que son destinados.

Consiste en: Calentar el acero a una temperatura determinada, mantenerlo en esa temperatura durante cierto tiempo hasta que se forme la estructura deseada y, posteriormente, enfriarlo.

Fases del Hierro

Hierro Alfa (α): Aparece en temperaturas inferiores a 768 °C y cristaliza en forma de cubo centrado en el cuerpo. A los 768 °C pierde el magnetismo; mientras dura la transformación, la temperatura permanece constante.
Hierro Gamma (γ): Se forma entre 900 °C y 1400 °C. Cristaliza en forma de cubo centrado en las caras. La capacidad de formar soluciones sólidas es grande; el Fe γ puede disolver un 2% de carbono.

Aleaciones Hierro-Carbono

Austenita: Cuando el carbono está disuelto en el Fe γ formando una solución sólida intersticial. No es estable a temperatura ambiente, solo es estable a temperaturas elevadas superiores a 723 °C.
Cementita: Cuando el carbono está combinado con el hierro. Es un constituyente de aceros y otras aleaciones férreas como las fundiciones blancas. Tiene un 6,67% en peso de carbono. Es el constituyente más duro y frágil de los aceros.
Ferrita: Solución sólida intersticial de carbono en una red cúbica centrada en el cuerpo de hierro. Admite hasta un 0,021% de carbono. Es el constituyente más blando del acero y es Fe α casi puro.
Perlita: La normal es la laminar; aleación de hierro con 0,8% de carbono formada por láminas alternadas de ferrita y cementita.
Martensita: Principal constituyente de los aceros templados. Es una solución sólida sobresaturada de carbono en Fe α. Estos aceros son los más duros y mecánicamente resistentes, pero también los más frágiles y menos dúctiles.

Procesos de Tratamiento

Recocido

Finalidad: Ablandar, afinar el grano, eliminar tensiones y eliminar la acritud producida por la conformación del metal en frío. Se realiza calentando la pieza hasta la temperatura adecuada y enfriando lentamente. Aumenta el alargamiento, el ablandamiento y la plasticidad; disminuye la tensión de rotura, el límite de elasticidad y la dureza.

Recocido de ablandamiento

Se emplea cuando hay que mecanizar piezas templadas, ya que elimina la martensita.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la finalidad de los tratamientos térmicos?

Mejorar o modificar las propiedades de los metales y aleaciones alterando su estructura, para que desempeñen con más garantías el trabajo al que están destinados.

¿Qué es la martensita?

Es el principal constituyente de los aceros templados. Es una solución sólida sobresaturada de carbono en hierro α, muy dura y resistente, pero frágil y poco dúctil.

¿Para qué sirve el recocido?

Sirve para ablandar el metal, afinar el grano, eliminar tensiones y eliminar la acritud producida por la conformación en frío. Se calienta la pieza y se enfría lentamente.