Transformación de Aceros: Tratamientos Térmicos y Termoquímicos Esenciales

Introducción a los Tratamientos de Aceros

Este documento describe los principales tratamientos térmicos y termoquímicos aplicados a los aceros, detallando sus objetivos, procesos y los cambios que inducen en las propiedades del material.

Tratamientos Térmicos de los Aceros

Los tratamientos térmicos son procesos de calentamiento y enfriamiento controlados que modifican la microestructura de los aceros para alterar sus propiedades mecánicas, como la dureza, resistencia y tenacidad.

Temple

El temple es un tratamiento térmico cuya finalidad principal es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para lograrlo, el acero se calienta a una temperatura ligeramente superior a su temperatura crítica superior (generalmente entre 900 y 950 ºC) y, posteriormente, se enfría de manera más o menos rápida (según las características específicas de la pieza) en un medio como agua, aceite o sales fundidas.

Revenido

El revenido es un tratamiento que solo se aplica a aceros previamente templados. Su objetivo es disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando una parte significativa de la dureza obtenida y, al mismo tiempo, aumentar la tenacidad del material. Este proceso consigue reducir la dureza y resistencia de los aceros templados, elimina las tensiones internas generadas durante el temple y mejora la tenacidad, ajustando el acero a la dureza o resistencia deseada. Se diferencia del temple principalmente en la temperatura máxima alcanzada y la velocidad de enfriamiento, que es mucho más lenta.

Recocido

El recocido consiste fundamentalmente en un calentamiento del acero hasta su temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento muy lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad del material a la vez que disminuye su dureza. Sus principales finalidades son:

• Ablandar el material para facilitar procesos de mecanizado, mejorando su ductilidad y maleabilidad.
• Homogeneizar la estructura interna de las piezas.
• Afinar el tamaño de grano.
• Eliminar la acritud (propiedad de un metal de aumentar su dureza y su resistencia a la tracción por efecto de las deformaciones plásticas), así como las tensiones internas producidas por el trabajo en frío.

Tratamientos Termoquímicos

Los tratamientos termoquímicos son procesos que, además de aplicar calor, modifican la composición química de la superficie del acero mediante la adición de elementos como carbono o nitrógeno, con el fin de mejorar sus propiedades superficiales.

Cementación

La cementación es un tratamiento termoquímico que aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, incrementando la concentración de carbono en su superficie. Este proceso se logra controlando el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento consigue aumentar el contenido de carbono en la zona periférica, obteniéndose posteriormente, mediante temples y revenidos, una gran dureza superficial, excelente resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo de la pieza.

Nitruración

La nitruración, al igual que la cementación, tiene como objetivo aumentar la dureza superficial del acero, aunque lo hace en mayor medida. Este proceso incorpora nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se realiza calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 ºC, dentro de una corriente de gas amoníaco (NH₃), que se descompone liberando nitrógeno atómico que difunde en la superficie del metal.

Cianuración

La cianuración consiste en endurecer la superficie exterior de las piezas de acero mediante la introducción simultánea de carbono y nitrógeno. Posteriormente, es necesario templar las piezas para fijar las propiedades. Este proceso se lleva a cabo colocando las piezas en baños de mezclas de sales fundidas (principalmente cianuro, como HCN), de modo que el carbono y el nitrógeno difunden desde el baño hacia el interior del metal. La cianuración produce una capa superficial más profunda que la nitruración, más rica en carbono y menos en nitrógeno.

Ventajas y Desventajas de la Cianuración

Sus principales ventajas incluyen:

• Eliminación de la oxidación superficial.
• Profundidad y uniformidad de la capa dura.
• Gran rapidez de penetración de los elementos.

Sin embargo, posee ciertas desventajas:

• Requiere un lavado posterior de las piezas para prevenir la herrumbre.
• Necesidad de revisión periódica de la composición del baño.
• Alta peligrosidad de las sales de cianuro, dado que son altamente venenosas.