OBJETIVO
Esta investigación tiene como finalidad otorgar al lector una serie de información general acerca de los diversos tratamientos térmicos aplicables a los materiales en base al hierro, así como la forma en que estos se logran, las cualidades que le otorgan al material y las aplicaciones prácticas que estos tienen.
En este trabajo trataremos de explicar los tratamientos térmicos y su aplicación, pero tal vez usted se pregunte ¿Qué es un tratamiento térmico?, a continuación se explicara que es.
El cambio o modificación de las propiedades de un material con calentamiento y enfriamiento controlado se denomina tratamiento térmico y es un término genérico que incluye los procesos de reblandecimiento, endurecimiento y tratamiento de superficies. El endurecimiento abarca procesos como templado de martensita, templado de austenita y endurecimiento. Entre los procesos para tratamiento de superficie se cuentan nitruración, cianuración, carburación y endurecimiento por inducción a la flama.
Estos procesos se efectúan para aumentar la resistencia y dureza, mejorar la ductilidad, cambiar el tamaño de granos y composición química, mejorar la facilidad de trabajo, liberar esfuerzos, endurecer herramientas y modificar las propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales. Como todos estos procesos implican cambios o modificaciones en la estructura del material, se necesitan conocimientos de metalurgia o de físico-química para conocerlos a fondo. Por tanto, solo se describirán los aspectos sencillos de estos procesos. (Kazanas, 1983)
– Revenido de aceros al carbono simple
El revenido es el proceso de calentar un acero martensítico a una temperatura por debajo de la temperatura de transformación eutectoide con la finalidad de hacerlo más blando y más dúctil.
Para el acero de carbono simple, el acero es austenitizado primero y luego se templa a una velocidad rápida para producir martensita y evitar así la transformación de la austenita en ferrita y cementita. Después, el acero se vuelve a calentar a una temperatura por debajo de la temperatura eutectoide para reblandecer la martensita al transformarla en una estructura de partículas de carburo de hierro en una matriz de ferrita.
– Cambios de la microestructura de la martensita durante el revenido
La martensita es una estructura metaestable y se descompone al recalentarla. En las martensitas de listón de aceros al carbono simples con bajo contenido de carbono hay una alta densidad de dislocación las cuales proveen sitios de más baja energía para átomos de carbono. Por tanto, cuando los aceros martensítico bajos en carbono se revienen por primera vez en el rango de 20 a 200°, los átomos de carbono se segregan para ir a esos sitios de más baja energía.
Los aceros que tienen más de 0.2 % de carbono, la principal forma de redistribución del carbono a temperaturas de revenido por debajo de 200°C es la agrupación por precipitación.
– Efecto de la temperatura de revenido sobre la dureza de aceros al carbón simple
A más de 200°C aproximadamente, la dureza disminuye poco a poco a medida que la temperatura se eleva hasta 700°C. Esta disminución gradual de la dureza de la martensita con el aumento de la temperatura se debe sobre todo a la difusión de los átomos de carbono que salen a sus sitios en la red intersticial, sometidos a esfuerzos, para formar precipitados de carburo de hierro en una segunda fase. (Smith, Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales, 2007)
En este proceso, deberá tomarse cierta consideración tanto en el tiempo como en la temperatura. Aunque la mayor parte de la acción de suavización ocurre a los pocos minutos después de alcanzar la temperatura hay una reducción adicional en la dureza si la temperatura se mantiene por un tiempo prolongado. La práctica común es calentar el acero a la temperatura deseada y mantenerlo así solamente lo suficiente para calentarlo uniformemente. (Amstead B. , 2002)
El normalizado es un tratamiento térmico no endurecedor utilizado principalmente en los aceros. Este tratamiento térmico consiste básicamente en austenitizar el metal, esto es calentar el material aproximadamente 55 °C arriba de la zona ferrita y austenita (A3) o cementita y austenita (Acm) para lograr que nuestro material se transforme en una austenita homogénea, esta tiene una estructura cubica centrada en la cara (FFC). Luego de haber calentado el material este se extrae del horno y se deja enfriar a temperatura ambiente, o de forma artificial. (Askeland, 2004)
La dureza y resistencia del material pueden variar dependiendo de los tratamientos que este tenía antes del proceso de normalizado. (Mangonon, 2001)
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