Metalurgia del Acero: Propiedades, Constituyentes y Procesos Termoquímicos Esenciales

Constituyentes Principales de los Aceros

Los aceros están compuestos por diversas fases microestructurales que determinan sus propiedades mecánicas y físicas. Los constituyentes principales son:

• Austenita: Es una solución sólida de carbono en hierro gamma. Es tenaz, dúctil, no magnética y resistente al desgaste.
• Ferrita: Es el constituyente más blando y maleable de los aceros (solución sólida de carbono en hierro alfa).
• Cementita: Es el constituyente más duro y frágil de los aceros (carburo de hierro, Fe₃C).
• Perlita: Es una microestructura laminar compuesta por 86.5% Ferrita y 23.5% Cementita.
• Martensita: Se obtiene enfriando bruscamente la austenita. Es la fase más dura después de la cementita.
• Bainita: Aparece al transformarse la austenita entre los 215 °C y 240 °C. Posee propiedades similares a la martensita.

Tratamientos Térmicos del Acero

Los tratamientos térmicos modifican las propiedades del acero mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento.

1. Recocido

El recocido busca ablandar el material, eliminar tensiones internas y refinar el grano. Tipos de recocido:

• De homogeneización: Se logra eliminar las posibles segregaciones del azufre.
• De regeneración: Para anular los efectos de un tratamiento térmico previo, logrando un grano fino.
• De ablandamiento: Para disminuir la dureza del material, facilitando el mecanizado.
• Contra la acritud: Para eliminar la acritud (endurecimiento por deformación en frío).
• Globular: Facilita la mecanización.
• De estabilización: Para eliminar tensiones internas.
• Doble recocido: Para lograr un material final mecanizable.
• Recocido isotérmico: Implica un enfriamiento controlado a una temperatura constante.

2. Temple

El temple busca obtener una estructura martensítica, aumentando significativamente la dureza del acero. Tipos de temple:

• Temple continuo de austenización completa: Se realiza para aceros hipoeutectoides.
• Temple continuo de austenización incompleta: Se aplica a los aceros hipereutectoides.
• Temple isotérmico Martempering.
• Temple isotérmico Austempering.
• Temple superficial.

3. Revenido

Es un tratamiento complementario al temple. Se utiliza para eliminar las tensiones residuales y disminuir la fragilidad de los aceros templados, mejorando su tenacidad.

Tratamientos Termoquímicos

Estos tratamientos modifican la composición química de la superficie del acero, enriqueciéndola con elementos como carbono o nitrógeno para mejorar la dureza superficial y la resistencia al desgaste.

• Cementación: Se logra aumentar la concentración de carbono en la superficie de la pieza.
• Nitruración: Consiste en aportar nitrógeno a la superficie de un acero, consiguiendo endurecerlo superficialmente.
• Cianuración: Con este método se enriquece la capa superficial con carbono y nitrógeno. Es una mezcla entre cementación y nitruración.

Formas Comerciales del Acero

El acero se distribuye en el mercado en diversas presentaciones, adaptadas a diferentes usos industriales y constructivos.

• Lingotes y desbastes.
• Productos planos: Chapas, Chapa perfilada (Ondulada, Nervada, Pegaso), Hojalata, Banda (Bobina), Plano ancho.
• Productos largos: Alambrón, Alambre, Barras, Barras especiales, Productos calibrados, Productos corrugados.
• Perfiles estructurales: En I (IPE, IPN), En H, En U.
• Productos tubulares: Tubo sin soldadura, Tubos soldados, Perfiles huecos.
• Recubrimiento de los productos: Galvanizado, Emplomado, Silicio, Zinc.