El tratamiento térmico en el
material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las
propiedades mecánicas para las cuales está creado. Este tipo de procesos
consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado sólido
para cambiar sus propiedades físicas. Con el tratamiento térmico adecuado se
pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la
tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de
los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el
material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren
durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas
pautas o tiempos establecidos.
Los tratamientos térmicos han
adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las
constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias
tanto al desgaste como a la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:
Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del
acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más
elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950 °C) y se enfría luego más o
menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua,
aceite, etc.
Revenido: Solo se aplica a aceros posterior de templados, para
disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y
aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia
de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se
mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se
distingue básicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de
enfriamiento.
Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta la
temperatura de austenización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con
este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la
dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la
estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce
el trabajo en frío y las tensiones internas.
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal,
es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del
carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.
Los tratamientos termoquímicos
son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura
del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa
superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad
determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y
enfriamiento controlados en atmósferas especiales.
Entre los objetivos más comunes
de estos tratamientos está, aumentar la dureza superficial de las piezas,
dejando el núcleo más blando y tenaz; disminuir el rozamiento aumentando el
poder lubrificante; aumentar la resistencia al desgaste; aumentar la
resistencia a la fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.
Cementación (C): Aumenta la dureza superficial de una pieza de
acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se
consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante
el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de
carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y
revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena
tenacidad en el núcleo.
Nitruración (N): Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial,
aunque lo hace en mayor medida incorporando nitrógeno en la composición de la
superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas
comprendidas entre 400 y 525 °C dentro de una corriente de gas amoníaco más
nitrógeno.
Cianuración (C+N): Endurecimiento superficial de pequeñas piezas de
acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican
temperaturas entre 760 y 950 °C.
Carbonitruración (C+N): Al igual que la cianuración, introduce
carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como
metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el
proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un
temple y un revenido posterior.
Sulfinización (S+N+C): Aumenta la resistencia al desgaste por
acción del azufre. El azufre se incorpora al metal por calentamiento a baja
temperatura (565 °C) en un baño de sales.
Endurecimiento del acero
El proceso de endurecimiento del acero consiste en el
calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta y luego
enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. El endurecimiento
produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tracción
(tensión) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se
puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crítica, la cual se adquiere
aproximadamente entre los 790 y 830 °C, lo cual se identifica cuando el metal
adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero, la
perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino
llamada austenita. Cuando se enfría la austenita de manera brusca con agua,
aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frág
