Propiedades y Tratamientos Térmicos Esenciales de Materiales Industriales

Propiedades de los Materiales

Propiedades Tecnológicas

La capacidad de un material para ser sometido a una operación industrial se define por sus propiedades tecnológicas. A continuación, se detallan algunas de las más relevantes:

• Colabilidad: Capacidad de un material para fluir y llenar un molde de forma adecuada.
• Maleabilidad: Capacidad de un material para deformarse plásticamente y formar láminas sin romperse.
• Forjabilidad: Capacidad de un material para ser deformado plásticamente mediante golpes o presión a temperaturas elevadas.
• Maquinabilidad: Facilidad o dificultad de un material para ser trabajado mediante arranque de viruta (corte).
• Soldabilidad: Capacidad de un material para unirse a otro o a sí mismo mediante soldadura.
• Ductilidad: Capacidad de un material para deformarse plásticamente bajo esfuerzos de tracción, formando hilos o alambres.
• Fusibilidad: Capacidad de un material para fundirse (derretirse) al alcanzar una determinada temperatura.
• Templabilidad: Capacidad de un acero para adquirir dureza por temple, es decir, para formar martensita en profundidad.

Propiedades Económicas

Las propiedades económicas se refieren al coste de obtención y transporte de un material, factores cruciales en su selección y viabilidad industrial.

Propiedades Ecológicas

El impacto que producen los materiales en el medio ambiente es fundamental en la actualidad. Algunas propiedades ecológicas clave son:

• Biodegradable: Material que puede ser descompuesto por procesos naturales (microorganismos, etc.).
• Tóxico: Sustancia venenosa o nociva para los seres vivos.
• Reciclable: Material que puede ser procesado para obtener nuevos productos.
• Reutilizable: Material que puede ser utilizado varias veces para el mismo propósito o para uno diferente.

Tratamientos de los Materiales

Tratamientos Térmicos

Los tratamientos térmicos son procesos que modifican las propiedades mecánicas de los materiales mediante ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento, sin alterar su composición química. El proceso general implica:

1. Calentamiento hasta una temperatura específica (ej. temperatura crítica Ac3).
2. Mantenimiento a esa temperatura durante un tiempo determinado.
3. Enfriamiento controlado.

Temple

Consiste en calentar el acero hasta una temperatura ligeramente superior a la crítica (ej. 900-950 °C), mantenerlo a esa temperatura y, posteriormente, realizar un enfriamiento rápido. Este proceso transforma la austenita en martensita. Su objetivo principal es endurecer y aumentar la resistencia del acero. Es necesario un posterior revenido para eliminar la fragilidad excesiva y aliviar las tensiones internas. El temple aumenta la resistencia a la tracción, la dureza y la elasticidad, pero sacrifica la tenacidad, haciendo el material más frágil. También puede aumentar la resistencia a la corrosión y el magnetismo.

Revenido

Calentamiento de una pieza previamente templada hasta una temperatura inferior a la crítica (generalmente entre 150-650 °C) seguido de un enfriamiento al aire. Su objetivo es reducir la fragilidad y aliviar las tensiones internas introducidas por el temple, mejorando la tenacidad y ductilidad. Se aplica exclusivamente a piezas previamente templadas.

Recocido

Proceso opuesto al temple, cuyo objetivo principal es ablandar el material. Aumenta la plasticidad, ductilidad y tenacidad. Elimina la acritud (endurecimiento por deformación en frío). También se utiliza para afinar el tamaño de grano y homogeneizar la estructura del material.

Recocido de Regeneración

Calentar el acero por encima de la temperatura crítica, enfriando lentamente hasta aproximadamente 500 °C y luego al aire. Objetivo: Ablandar el acero y regenerar su estructura, eliminando estructuras gruesas o heterogéneas.

Recocido para Eliminar Acritud (o de Recristalización)

Se aplica a metales que han sufrido deformación en frío (laminado, estirado, etc.). Consiste en calentar el material a temperaturas moderadas (ej. 600-700 °C) y enfriar al aire. Objetivo: Devolver al metal su plasticidad, ductilidad y tenacidad originales, eliminar tensiones internas y recuperar las condiciones para ser trabajado nuevamente.

Recocido de Estabilización

Se utiliza para eliminar tensiones internas residuales generadas por procesos como el mecanizado. Se realiza a temperaturas bajas y tiempos prolongados.

Recocido de Ablandamiento

Su objetivo es ablandar aceros de alta resistencia, aceros trabajados en forja o laminación, y fundiciones grises. Se realiza a temperaturas por debajo de la temperatura eutectoide.

Recocido Isotérmico

Proceso que busca una transformación de la austenita en perlita laminar o bainita, manteniendo la temperatura constante durante la transformación. Frecuente en piezas estampadas.

Doble Recocido

Se emplea para obtener durezas muy bajas. Consiste en aplicar primero un recocido de regeneración y luego un recocido subcrítico.

Normalizado

Tratamiento térmico cuyo objetivo es eliminar los efectos de tratamientos térmicos anteriores, afinar el tamaño de grano y eliminar tensiones internas residuales (especialmente después de forja o sobrecalentamientos). Consiste en calentar el acero aproximadamente 50 °C por encima de la temperatura crítica, mantenerlo hasta asegurar la austenización completa y luego enfriar al aire. Se utiliza principalmente en aceros al carbono de baja aleación.

Bonificado

Consiste en un temple de dureza seguido de un revenido a alta temperatura. Este tratamiento se aplica a aceros aleados o con alto contenido en carbono para combinar alta resistencia y buena tenacidad.

Principales Tratamientos Térmicos

• Temple
• Normalizado
• Recocido
• Revenido

Otros Tipos de Tratamientos

Los tratamientos termoquímicos, superficiales y mecánicos serán abordados en un documento posterior.