Propiedades Mecánicas y Tratamientos Industriales del Acero

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico es el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad.

Este proceso consiste en el calentamiento y enfriamiento de un metal en un estado sólido para cambiar sus propiedades físicas.

Principales tratamientos térmicos

• Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y resistencia del acero. Para ello se calienta el acero.
• Revenido: Generalmente se efectúa después del temple; tiene como finalidad eliminar las tensiones internas y la fragilidad derivadas de un brusco enfriamiento. Se calienta a 600 °C seguido de un enfriamiento lento.
• Recocido: Su finalidad es el ablandamiento, la recuperación de la estructura o la eliminación de tensiones internas generalmente en metales. Consiste en calentar el metal hasta una determinada temperatura para después dejar que la temperatura disminuya de forma progresiva.
• Normalizado: Se emplea para dar al acero una estructura y características tecnológicas que se consideran el estado natural o final del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple. Consiste en calentar la pieza entre 30 y 50 °C por encima de la temperatura crítica superior, y mantener esa temperatura el tiempo suficiente para conseguir la transformación completa en austenita. A continuación, se deja enfriar en aire tranquilo, obteniéndose una estructura uniforme.

Propiedades mecánicas de los materiales

• Dureza: Propiedad que expresa el grado de deformación de una carga determinada; es decir, la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o penetrado por un cuerpo más duro. Se designa la dureza mediante los ensayos de penetración en que se aplica un penetrador sobre la superficie del metal con una precisión y tiempo determinados para dejar una huella que depende de la dureza del metal.
• Resistencia: Capacidad de soportar una carga externa sin romperse. Se denomina carga de rotura y puede producirse por tracción, compresión, torsión o cizallamiento; habrá una resistencia a la rotura para cada uno de estos esfuerzos.
• Tenacidad: Resistencia que opone un material a ser roto, molido, doblado o desgarrado, siendo una medida de su cohesión. El acero es un material muy tenaz, especialmente alguna de sus aleaciones. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad.
• Fragilidad: Propiedad de algunos metales de no poder experimentar deformaciones plásticas, de forma que al superar su límite elástico se rompen bruscamente.

Tratamientos termoquímicos

• Cementación: Se aplica en piezas de acero. El proceso aporta carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición. Su objetivo es endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga y la parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) con un 0,8% de carbono.
• Sulfuración: Aprovecha la reacción entre los metales contaminantes contenidos en el flujo y los iones sulfuro obtenidos en reactivos sulfurosos. Consiste en añadir hidróxido de sodio y sulfuro de sodio a los residuos en un depósito de elutriación y en reactores de sulfuración.
• Cianuración: Cuando se quiere obtener una superficie dura y resistente al desgaste, se debe efectuar un baño de cianuro fundido. La cianuración se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono y el nitrógeno a una temperatura determinada.
• Cianuración (Nitruración): El proceso modifica su composición añadiendo nitrógeno mientras es calentado. El resultado es un incremento de la dureza superficial de las piezas. También aumenta la resistencia a la corrosión y a la fatiga.