Materiales

2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

El tratamiento térmico de aceros al carbono de un material, en general se puede definir a los tratamientos térmicos como la operación o combinación de operaciones que envuelven calentamientos o enfriamientos de un metal o aleación en el estado sólido, con el objeto de obtener ciertas y determinadas condiciones o propiedades.

Entre los tratamientos térmicos que se realizan están los de calentamiento o enfriamiento controlados.

TRATAMIENTO QUÍMICO CON CAMBIO EN LA COMPOSICION QUIMICA:

Estos tratamientos térmicos producen cambios en la estructura del acero, también 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 fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.

Entre los distintos tipos de tratamientos aplicados a piezas tenemos:

Cementación: es un tratamiento termoquímico que se realiza al acero de bajo carbono (menos del 0.25%) que no está templado con el objetivo de enriquecer en carbono (más del 0.8 %) la capa superficial.

Nitruración: es un procedimiento termoquímico de endurecimiento superficial por el cual se incorpora nitrógeno a una superficie de acero determinado, mediante el calentamiento en una atmósfera de amoníaco.

La nitruración es aplicada principalmente a las piezas que son sometidas regularmente a enormes fuerzas de roce y de carga o aceros aleados con cromo, vanadio, aluminio, wolframio y molibdeno.

Cianuracion: Cuando se desea obtener un temple superficial en forma rápida se emplea un baño de cianuro fundido; el baño consta generalmente de cianuro de sodio con cloruro de sodio y carbonato de sodio para retardar la descomposición del cianuro.

La cianuracion se afecta a una temperatura por encima de la crítica del corazón de la pieza y el acero debe enfriarse directamente por inmersión al salir del baño de cianuro; se obtiene una profundidad superficial uniforme de 0.28mm en una hora.

Los baños de cianuro se usan generalmente en los procesos de temple de acero para impedir la descarburación de la superficie.

Carbonitruración: 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).

Sulfinización: aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre.

TRATAMIENTO QUÍMICO SIN CAMBIO EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA:

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 principales tratamientos térmicos son:

Normalizado: Este tratamiento consiste en calentar el acero a unos 50ºC por encima de la temperatura crítica Ac y enfriarlo luego al aire. Su empleo es importante cuando la estructura cristalina del acero es gruesa por haber sufrido calentamientos a temperaturas muy elevadas, o porque el trabajo de forja ha sido insuficiente para destruir la estructura en bruto de colada o la estructura cristalina no es la correcta.

Recocido: el objeto de este tratamiento es ablandar el acero, homogenizar su estructura y composición química y aumentar su ductilidad.

Temple: Este es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento generalmente rápido para conseguir dureza y resistencia mecánica del acero

Se realiza a temperaturas muy elevadas, de unos 1,250 ºC cercanas a la del punto de fusión. Se enfría rápidamente para evitar impurezas

El medio de enfriamiento más adecuado son: aire aceite, agua, baño de plomo, baño

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