Propiedades y Tratamientos Térmicos Esenciales de Materiales Industriales
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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:
- Calentamiento hasta una temperatura específica (ej. temperatura crítica Ac3).
- Mantenimiento a esa temperatura durante un tiempo determinado.
- 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.