Tratamientos Subcero

INTRODUCCIÓN

Debido a la necesidad de conseguir herramientas y componentes metálicos que se comporten mejor ante los implacables y exigentes factores industriales, investigaciones recientes en el campo de los tratamientos térmicos apuntan al empleo del frío como un camino para conseguir estructuras con mejores características de dureza y resistencia al desgaste. Actualmente, el sector utiliza los procesos a temperaturas bajo cero para aumentar la resistencia la fatiga, reducir la fragilidad y las tensiones internas de los aceros y sus aleaciones con el fin de prolongar la vida útil de las piezas en servicio.

OBJETIVOS

GENERAL: Investigar sobre el tratamiento sub-cero

ESPECÍFICOS:

 Conocer que es el tratamiento sub-cero.

 Conocer la aplicación del tratamiento sub-cero en la industria.

 Investigar si en Guatemala se aplica el tratamiento sub-cero

TRATAMIENTO SUBCERO

El tratamiento subcero es un tratamiento térmico a baja temperatura, es decir, se trata de continuar con el ciclo de templado, pero bajo cero, con el objeto de transformar la mayor parte de austenita retenida en martensita. Existen varios sistemas y criterios para realizar este tipo de tratamiento, pero normalmente se considera suficiente una temperatura de –80º C, ya que a esa temperatura el material tiene el 100% de martensita. Es importante contemplar sobre qué calidades de aceros podemos efectuar el tratamiento, pues al ser sometidos a tan bajas temperaturas sufriremos cierto riesgo de agrietamiento.

Como dato positivo del tratamiento subcero podemos apuntar la mayor resistencia al desgaste, si se trata de una herramienta, así como su estabilidad dimensional.

Este tratamiento está especialmente recomendado para útiles de verificación, pues su estabilidad dimensional queda más garantizada.

Un efecto significativo a tener en cuenta en el tratamiento subcero es el cambio dimensional a más que sufren las piezas, así como el aumento de dureza debido a la transformación de la austenita en martensita.

Es éste, a veces, un tratamiento socorrido para recuperar un útil muy valioso que en su ejecución ha quedado fuera de medidas por algún error o para aumentar algún punto de dureza.

El tratamiento subcero se emplea también para el calaje o zunchado por expansión, cuyo proceso es el siguiente: al ser sometida la matriz a bajas temperatura se contrae. A continuación se introduce el anillo que se encuentra a temperatura ambiente. Su posterior expansión así como el aumento de su volumen (por la transformación austenita-martensita), nos garantiza un apriete perfecto.

Tratamientos Subcero y Criogénico: El Frío, Secreto de los Fórmula Uno

Los primeros indicios históricos que demuestran el efecto del frío extremo sobre los materiales datan de la primera mitad del siglo XX y, al parecer, fueron los alemanes quienes descubrieron que las bajas temperaturas afectan y ocasionan cambios sustanciales en la microestructura de los metales. Muy poco se conoce de aquellas investigaciones; las cuales, básicamente, consistían en sumergir acero directamente en nitrógeno líquido y dejarlo allí durante horas hasta alcanzar el equilibrio térmico.

Durante la década de los 60 y 70, ingenieros de la NASA corroboraron y sacaron provecho del efecto del frío en los materiales; ellos se percataron que, con frecuencia, los componentes de las naves espaciales que habían permanecido expuestos a las temperaturas extremas y al vacío del espacio exterior sufrían cambios drásticos en su estructura molecular; las bajas temperaturas ocasionaban un aumento de la resistencia y la dureza de las piezas de los cohetes, igualmente la durabilidad se extendía enormemente.

En los 80, gracias a la mejora de los sistemas de control y a que el nitrógeno líquido era mucho más asequible, aparecieron las primeras empresas que realizaron tratamientos de aplicación industrial bajo cero, fundamentalmente, en Estados Unidos.

En los años 90, la tecnología comenzó a extenderse por todo el mundo y hoy es posible encontrar en América Latina y en Colombia compañías que realizan estos procesos con excelentes resultados.

A los métodos térmicos que utilizan frío para mejorar las propiedades de los materiales se les conoce como: tratamientos subcero (subzero treatment), criogénicos (cryoge-nic treatment) y supercriogénicos (supercryogenic treatment). Dichos procesos han revolucionado toda clase de industrias y sectores, incluso son empleados para desarrollar componentes super resistentes para los autos más veloces del mundo: los automóviles que compiten en Nascar, la Formula Uno y la Cart, entre otras competencias internacionales.

Los tratamientos con frío extremo son complementarios de los procesos tradicionales de temple y revenido y, por ello, lo ideal es que hagan parte de un plan previamente definido, en el que, según los requerimientos el empresario, se establecen los tratamientos a seguir para conseguir en los materiales las propiedades específicas que se necesitan. No obstante, también se pueden aplicar a piezas con tratamientos desconocidos o sin ningún tipo de tratamiento previo, todo depende del objetivo que se quiera alcanzar.

El acero es la principal materia prima para un gran número de aplicaciones, es un material anisotrópico; es decir, a temperatura ambiente posee diferentes estructuras cristalinas en estado sólido, por lo cual también presenta diversas características físicas, químicas y mecánicas que aumentan o disminuyen su vida útil en el uso. Para modificar la estructura del acero y, por ende, sus propiedades, se requiere, principalmente, someter el material a tratamientos térmicos. Los principales tratamientos térmicos son el temple y el revenido,

procesos con los que se consigue aumentar la dureza del acero, mejorar su resistencia a la tensión, a la fatiga y al desgaste, entre otros.

Durante este proceso de endurecimiento se presenta un cambio microestructural, al pasar el acero de una estructura originalmente perlita ferrrita (fases blandas y dúctiles)

Los tratamientos bajo cero son empleados para mejorar las propiedades de los componentes de los autos de carreras de Nascar, Formula Uno y la Kart.

a una estructura martensítica (la fase más dura del acero). Sin embargo, es difícil que la estructura final quede completamente constituida por martensita pura, es posible que aparezca otra microestructura denominada austenita.

La austenita es una estructura cristalina de muy baja dureza, baja resistencia mecánica, pero su principal característica es su inestabilidad, ya que por el uso de la pieza y por las condiciones ambientales puede la austenita transformase en martensita sin revenir, una fase muy inestable y frágil. En efecto, la martensita sin revenir, con el tiempo, genera cambios dimensionales en las piezas y en los casos más críticos grietas y fisuras.

Por ejemplo: en los aceros tipo herramienta como el AISI D2, O1 y S1, estas cantidades de austenita pueden superar el 10 por ciento. Así las cosas, los tratamientos subcero, y criogénicos tienen como objeto continuar con la transformación del temple (austenita a martensita) que, en ciertos aceros, no llega a completarse, y disminuir al máximo el porcentaje de austenita revenida en el material, para obtener una sola microestructura, martensita. .Una estructura compuesta ciento por ciento martensita, es un material muy homogéneo, estable y tiene mayor duración en el tiempo, por lo cual los tratamientos con temperaturas bajo cero, que transforman controladamente esta austenita en martensita, indudablemente mejoran el desempeño del acero.

Los aceros templados con austenita retenida, al ser enfriados a temperaturas subcero, criogénicas o supercriogénicas logran la transformación de su austenita en martensita, este cambio permite reducir el contenido de austenita en el material del10 y 15 por ciento, hasta 1 o 2 por ciento máximo, lo que incrementa notablemente la vida útil del material. A continuación se describe cada tratamiento.

TRATAMIENTO SUBCERO

El tratamiento subcero consiste en disminuir la temperatura del acero lentamente, hasta alcanzar temperaturas subcero; es decir, unos -78 °C, este proceso se realiza de manera

controlada para que el descenso y el posterior retorno a temperatura ambiente sea lo bastante lento para evitar que se generen tensiones en el material.

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