Optimización de Propiedades en Aceros: Tratamientos Térmicos y Termoquímicos

Tratamientos para la Mejora de Propiedades Metálicas

Conceptos Fundamentales de los Aceros

El Tema 5 aborda los Tratamientos Térmicos de los Aceros. Dentro de su composición, la austenita es el constituyente más denso de los aceros y del hierro. La cementita, un compuesto intermetálico, es el constituyente más duro y frágil de los aceros. Las transformaciones que se pueden realizar son: eutéctica y eutectoide. La martensita se origina al someter una estructura austenítica a un enfriamiento muy rápido, siendo el constituyente más duro si no se considera la cementita.

Clasificación de los Tratamientos para Metales

Los metales pueden someterse a una serie de tratamientos para potenciar sus propiedades, como la dureza, la resistencia mecánica y la plasticidad, facilitando así su conformado. Existen cuatro clases principales de tratamientos:

• Tratamientos Térmicos: El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su composición química, aunque sí su estructura.
• Tratamientos Termoquímicos: Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos, pero además se modifica la composición química de su superficie exterior.
• Tratamientos Mecánicos: Se mejoran las características de los metales mediante deformación mecánica, con o sin calor.
• Tratamientos Superficiales: Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química másica. A diferencia de los termoquímicos, en estos tratamientos no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno.

Tratamientos Térmicos

Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su estructura cristalina, en especial, el tamaño del grano. La composición química permanece inalterable. Existen tres tratamientos fundamentales:

• Recocido: El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada y, a continuación, se enfría lentamente. Se consigue una mayor plasticidad para que pueda ser trabajado con facilidad. La temperatura y la duración de este tratamiento dependerán del grado de plasticidad que se quiera comunicar al metal.
• Temple: Consiste en el calentamiento del metal, seguido de un posterior enfriamiento realizado de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy duro y resistente mecánicamente. El endurecimiento adquirido por medio del temple se puede comparar al que se consigue por deformación en frío.
• Revenido: Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo considerarse como un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la tenacidad del metal templado, a costa de disminuir un poco su dureza.

Tratamientos Termoquímicos

Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la superficie de las piezas. Los más relevantes son:

• Cementación: Consiste en la adición de carbono a la superficie de un acero que presente un bajo contenido en carbono a una cierta temperatura. Se obtiene así una dureza superficial muy elevada.
• Nitruración: Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a una temperatura determinada. Además, proporciona una buena resistencia a la corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria (bielas, cigüeñales, etc.) y herramientas (brocas, etc.).
• Cianuración: Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración. Se utiliza no solamente en aceros con bajo contenido en carbono (como en el caso de la cementación), sino también en aquellos cuyo contenido en carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran una buena resistencia.
• Carbonitruración: Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada. La diferencia con el tratamiento anterior (cianuración) radica en que la carbonitruración se realiza mediante gases, y la cianuración por medio de baños. Se emplea en piezas de gran espesor.
• Sulfinización: Mediante la inmersión del metal en un baño especial se consigue incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia al desgaste de los metales, a la vez que se disminuye su coeficiente de rozamiento.