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Tratamientos aleaciones férreas UPCT JAP – Departamento de Ingeniería de Materiales y Fabricación Pag. 1 1. TRATAMIENTOS TÉRMICOS Cuando el material contiene más de una fase podemos modificar sus propiedades modificando las estructuras de equilibrio y obteniendo microestructuras nuevas. Estos procedimientos se pueden resumir en tres: Variar las cantidades relativas de las fases. Modificar el tamaño de grano de las fases. Alterar la forma y distribución de las fases. Todos ellos se pueden realizar mediante operaciones de calentamiento y enfriamiento que se conocen con el nombre genérico de TRATAMIENTOS TÉRMICOS. 1.1 Clasificación Los tratamientos térmicos pueden ser másicos, es decir, que se aplican a toda la pieza, o superficiales, que solo afectan a la parte exterior de la misma. En la Figura 1 se pueden ver los principales tratamientos de cada tipo. Tratamientos Térmicos Recocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos Criogénicos Transformación Estructural Difusión Másicos Superficiales Cementación (C) Nitruración (N) Sulfurización (S) Boruración (B) De No Metales De Metales Cromización (Cr) Calorización (Al) Sheradización (Zn) Temple Superficial Tratamientos Térmicos Recocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos Criogénicos Recocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos Criogénicos Transformación Estructural Difusión Transformación Estructural Difusión Másicos Superficiales Másicos Superficiales Cementación (C) Nitruración (N) Sulfurización (S) Boruración (B) Cementación (C) Nitruración (N) Sulfurización (S) Boruración (B) De No Metales De Metales De No Metales De Metales Cromización (Cr) Calorización (Al) Sheradización (Zn) Cromización (Cr) Calorización (Al) Sheradización (Zn) Temple Superficial Temple Superficial Figura 1: Clasificación de los tratamientos térmicos Dentro de los tratamientos térmicos másicos, los tratamientos de recocido, normalizado, temple y revenido son los más importantes y los que estudiaremos en mayor profundidad, pudiéndose considerar los tratamientos isotérmicos como una variación de los mismos. Los tratamientos criogénicos son una serie de tratamientos de aparición muy reciente y que aún se encuentran en estudio. Estos tratamientos criogénicos consisten básicamente en someter la pieza a temperaturas bajo cero dando como resultado una mejora de la resistencia al desgaste y una mayor estabilidad dimensional.

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1. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Cuando el material contiene más de una fase podemos modificar sus propiedades

modificando las estructuras de equilibrio y obteniendo microestructuras nuevas. Estos

procedimientos se pueden resumir en tres:

• Variar las cantidades relativas de las fases.

• Modificar el tamaño de grano de las fases.

• Alterar la forma y distribución de las fases.

Todos ellos se pueden realizar mediante operaciones de calentamiento y enfriamiento que se

conocen con el nombre genérico de TRATAMIENTOS TÉRMICOS.

1.1 Clasificación Los tratamientos térmicos pueden ser másicos, es decir, que se aplican a toda la pieza, o

superficiales, que solo afectan a la parte exterior de la misma. En la Figura 1 se pueden ver los

principales tratamientos de cada tipo. Tratamientos Térmicos

Recocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos Criogénicos

Transformación EstructuralDifusión

Másicos

Superficiales

Cementación (C)

Nitruración (N)

Sulfurización(S)

Boruración(B)

De No Metales De Metales

Cromización(Cr)

Calorización(Al)

Sheradización(Zn)

Temple Superficial

Tratamientos Térmicos

Recocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos CriogénicosRecocido Normalizado Temple Revenido Isotérmicos Criogénicos

Transformación EstructuralDifusión Transformación EstructuralDifusión

Másicos

Superficiales

Másicos

Superficiales

Cementación (C)

Nitruración (N)

Sulfurización(S)

Boruración(B)

Cementación (C)

Nitruración (N)

Sulfurización(S)

Boruración(B)

De No Metales De MetalesDe No Metales De Metales

Cromización(Cr)

Calorización(Al)

Sheradización(Zn)

Cromización(Cr)

Calorización(Al)

Sheradización(Zn)

Temple SuperficialTemple Superficial

Figura 1: Clasificación de los tratamientos térmicos

Dentro de los tratamientos térmicos másicos, los tratamientos de recocido, normalizado,

temple y revenido son los más importantes y los que estudiaremos en mayor profundidad,

pudiéndose considerar los tratamientos isotérmicos como una variación de los mismos. Los

tratamientos criogénicos son una serie de tratamientos de aparición muy reciente y que aún se

encuentran en estudio. Estos tratamientos criogénicos consisten básicamente en someter la

pieza a temperaturas bajo cero dando como resultado una mejora de la resistencia al desgaste

y una mayor estabilidad dimensional.

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Los tratamientos térmicos superficiales pueden dividirse en dos grupos:

• Tratamientos por transformación estructural.

• Tratamientos por difusión. Estos tipos de tratamientos pueden estudiarse aplicando las

Leyes de Fick y obtener de este modo el espesor superficial que resulta afectado por el

tratamiento.

Los tratamientos térmicos de la Figura 1 han sido estudiados y desarrollados para los aceros,

dada la gran importancia industrial que ha tenido este material de forma histórica y sobre los

que nos centraremos. Sin embargo, también existen para el resto de aleaciones metálicas,

especialmente las de Al, Ni y Ti, toda una serie de tratamientos que suelen seguir el esquema

general de:

• Disolución a alta temperatura de los elementos de aleación. Las temperaturas

necesarias para producir esta solubilización de elementos suelen estar cercanas a la

temperatura de fusión del metal base.

• Enfriamiento rápido, que por similitud con los tratamientos térmicos del acero se

suele llamar temple.

• Envejecimiento o maduración (denominado “aging”), que consiste en un

calentamiento y enfriamiento controlados para producir la precipitación totalmente

controlada de compuestos intermetálicos y segundas fases que endurecen el material.

La maduración provoca una distribución homogénea de pequeñas partículas

precipitadas dentro de la matriz del metal que da lugar a un endurecimiento de la

aleación metálica.

1.2 Tratamientos térmicos másicos Las propiedades de los materiales no dependen tanto de su composición como de su

microestructura. Los tratamientos térmicos másicos nos van a permitir variar la

microestructura de los materiales, y consecuentemente sus propiedades, dentro de unos

límites. Esta modificación se realiza variando:

� Las fases presentes (pasar de una estructura a otra - de perlita a martensita).

� La cantidad relativa de las fases.

� La forma, tamaño y distribución de las mismas.

� El tamaño de grano.

Para conseguir estas variaciones podemos:

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• Provocar el movimiento de los átomos de los elementos constituyentes del acero.

Este movimiento se puede conseguir generalmente mediante el aumento de la

temperatura de forma moderada para hacer que los átomos de C, que son los de menor

tamaño, se muevan entre los átomos de Fe.

• Provocar transformaciones en estado sólido gracias sobre todo a la reacción

eutectoide del diagrama Fe-C. De este modo podemos tener tratamientos subcríticos,

donde la temperatura de calentamiento no supera los 723ºC (temperatura de la

reacción eutectoide también denominada como T1 o A1), o tratamientos

supercríticos, por encima de 723ºC. La reacción eutectoide de transformación en

estado sólido del diagrama Fe-C es un punto clave para la realización de los

tratamientos térmicos de los aceros.

• Variando la velocidad de transformación o enfriamiento. Cuanto más rápido sea el

enfriamiento desde las temperaturas por encima del punto eutectoide, más alejadas del

equilibrio son las microestructuras resultantes, dando lugar a estructuras más

tensionadas y duras y por lo tanto incrementando la dureza y fragilidad del material.

Cuanto más lento sea el enfriamiento más cercanas al equilibrio son las

microestructuras resultantes, y más cerca nos encontraremos de lo que predice el

diagrama de equilibrio Fe-C.

Figura 2: Esquema general de los tratamientos térmicos.

Por lo tanto, un tratamiento térmico consiste básicamente en tres pasos (Figura 2):

1. Rampa de calentamiento hasta la temperatura deseada.

2. Mantenimiento de la temperatura máxima durante un periodo de tiempo suficiente

para que toda la pieza alcance dicha temperatura.

3. Rampa de enfriamiento a la velocidad requerida según el tipo de microestructura y

propiedades que se busquen.

A1=T1=Temperatura eutectoide A3=T3=Temperatura de austenización

Ta

t

T3

T1

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Las temperaturas T1 y T3 (A1 y A3) están en el diagrama Fe-C y corresponden a la

temperatura de transformación eutectoide (723ºC) y a la temperatura de austenización total,

respectivamente (Figura 3). En el diagrama vimos que en los aceros sólo podríamos tener tres

microestructuras distintas a temperatura ambiente:

Figura 3: Diagrama Fe-C y microestructuras de los distintos tipos de acero.

Acero hipoeutectoide (% C<0,76): Feαproeutectoide+Perlita

Acero eutectoide (0,76% C): Perlita (ferrita+cementita)

Acero hipereutectoide (% C>0,76): Fe3Cproeutectoide+Perlita

Ahora bien, con los tratamientos térmicos conseguimos todo un abanico de microestructuras

con distintas propiedades: troostita, sorbita, bainita y martensita. Todas estas nuevas

microestructuras (salvo la martensita), contienen las mismas fases (ferrita+cementita), pero

están ordenadas y distribuidas de formas distintas, como se puede ver en la Figura 4.

T1=A1

T3=A3

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Figura 4: Micrografías de las distintas estructuras obtenidas mediante tratamientos térmicos.

- Troostita: Es un agregado muy fino de cementita y ferrita, que se produce

por un enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento

ligeramente inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica

de la austenita en el rango de temperatura de 500 a 600ºC, o por revenido a

400ºC. Sus propiedades físicas son intermedias entre la martensita y la

sorbita, tiene una dureza de 400 a 500 Brinell, una resistencia a la tracción

de 1370 a 1715 MPa (140 a 175 kg/mm2) y un alargamiento del 5 al 10%.

Es un constituyente nodular oscuro con estructura radial apreciable a unos

1000X, formada por laminillas parecidas a las de la perlita, pero más finas.

- Sorbita: Es también un agregado fino de cementita y ferrita. Se obtiene por

enfriamiento de la austenita con una velocidad de enfriamiento bastante

inferior a la crítica de temple o por transformación isotérmica de la

austenita en la zona de 600 a 650ºC, o por revenido a la temperatura de

600ºC. Su dureza es de 250 a 400 Brinell, su resistencia a la tracción es de

860 a 1370 MPa (88 a 140 kg/mm2), con un alargamiento del 10 al 20%.

Con pocos aumentos aparece en forma muy difusa como manchas, pero

con 1000X toma la forma de nódulos blancos muy finos sobre fondo

oscuro, de hecho tanto la troostita como la sorbita pueden considerarse

como perlitas de grano muy fino.

Recocido globular. Perlita globular

Temple en agua. Martensita

Enfriamiento a V < Vcrítica. Troostita

Austempering a 550ºC. Bainita superior

Austempering a 375ºC. Bainita inferior

Transformación isotérmica a 600 ºC. Sorbita

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- Bainita: Es el constituyente que se obtiene en la transformación isotérmica

de la austenita cuando la temperatura del baño de enfriamiento es de 250 a

550°C. Se diferencian dos tipos de estructuras: la bainita superior de

aspecto arborescente formada a 350-550°C, compuesta por una matriz

ferrítica conteniendo carburos, mientras que la bainita inferior, formada a

250-350ºC tiene un aspecto acicular similar a la martensita y constituida

por agujas alargadas de ferrita que contienen delgadas placas de carburos.

La bainita tiene una dureza variable entre 40 a 60 HRC comprendida entre

las correspondientes a la perlita y a la martensita.

- Martensita: Constituyente de los aceros templados, con estructura

tetragonal está formado por una solución sólida sobresaturada de carbono o

carburo de hierro en ferrita y se obtiene por enfriamiento rápido de los

aceros desde su estado austenítico a altas temperaturas. Después de los

carburos y de la cementita, es el constituyente más duro de los aceros.

Tiene una dureza de 50 a 68 HRC, resistencia a la tracción de 1670 a 2450

MPa (170 a 250 kg/mm2) y un alargamiento del 0,5 a 2,5%. Es muy frágil y

presenta una aspecto acidular formando grupos en zigzag con ángulos de

60 grados.

1.2.1 Curva Temperatura-Tiempo-Transformación

Tiempo

Tem

pera

tura

Velocidad

Tem

pera

tura

Te

T0

VnVc

1%

100%

Ms

M f

1%

100%

T1

T2

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Figura 5: Curva Temperatura-Tiempo-Transformación para un acero eutectoide correspondencia con

la variación de la velocidad de crecimiento y de nucleación.

Para poder predecir el resultado de un tratamiento térmico no podemos utilizar el diagrama de

equilibrio Fe-C, ya que para la construcción de este diagrama se deben aplicar velocidades de

enfriamiento muy lentas. Por este motivo se construye la conocida como “curva de la S” o

“curva TTT” (Temperatura, Tiempo y Transformación), curva utilizada para el estudio de los

tratamientos térmicos de los aceros, y que nos ayuda a predecir la microestructura final que

tendremos (Figura 5). En este tipo de diagramas podemos evaluar el efecto de las distintas

velocidades de enfriamiento. Si partimos de una temperatura de equilibrio (Te), que para un

acero eutectoide sería 723ºC donde todo es austenita y disminuimos un poco la temperatura,

después de un tiempo necesario empezará a producirse la transformación de la austenita (Feγ)

en perlita (ferrita + cementita) (Figura 5). En esta transformación tenemos dos fuerzas que

compiten: las fuerzas de difusión o movimiento de los átomos, y las fuerzas de

transformación de fase.

Figura 6: Esquema transformación de austenita a perlita

A temperaturas inferiores pero cercanas a Te (T1), prevalecen las fuerzas de difusión sobre la

fuerza que provoca la transformación de fase (fuerza impulsora), y se necesitan tiempos

largos para que se produzca la transformación. Mientras que a temperaturas muy bajas (por

debajo de T2), no tenemos suficiente energía para sobrepasar la energía mínima necesaria para

que se produzca la transformación (no tenemos suficiente energía de activación), por lo que

también necesitamos tiempos largos para que se produzca la transformación.

En cambio, a una temperatura intermedia (T0) tenemos una zona óptima para la

transformación, donde necesitamos el mínimo tiempo para que ésta se produzca. Esto es

debido a que a esta temperatura tenemos una elevada fuerza impulsora y también una elevada

energía de activación y por lo tanto de difusión. La velocidad lineal de crecimiento (Vc) de los

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nuevos cristales formados, al igual que la velocidad de nucleación (Vn), aumenta al principio

con el subenfriamiento, pasa por un máximo y por último decrece hasta anularse (Figura 5).

Como los procesos de difusión y crecimiento son independientes entre sí, por lo general no

coinciden los máximos de Vn y Vc. La posición relativa de estas curvas influye en el tamaño

de los granos de la microestructura. A la temperatura T1, como la velocidad de nucleación es

muy pequeña y la de crecimiento muy grande, se formarán pocos cristales de gran tamaño. En

cambio a temperatura T2 tenemos una alta velocidad de nucleación y una Vc pequeña, por lo

que tendremos un tamaño de grano fino. La curva TTT nos indica el tiempo necesario para

que comience a producirse la transformación (1%), para que se transforme el 50% y para que

se produzca la transformación total (100%) (Figura 7).

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Figura 7: Ejemplos de curvas TTT de transformación de austenita a perlita.

Por lo tanto puede decirse que, según la velocidad y el tipo de enfriamiento tendremos

distintas microestructuras cristalinas, cada una de ellas con distintas propiedades físicas.

Figura 8: Estructuras obtenidas a partir de la austenita en función de la velocidad de enfriado.

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Figura 9: Diagrama TTT y velocidades de enfriamiento.

Para un acero eutectoide, las microestructuras resultantes, dependiendo del tipo de

enfriamiento, son las mostradas en la Figura 9.

Si partimos de una temperatura superior a 723ºC y enfriamos a una velocidad muy lenta (v1),

en condiciones próximas al equilibrio, después de un tiempo, cuando cortemos la línea de

comienzo de la transformación empezará a producirse la transformación de la austenita (Feγ)

en perlita (ferrita + cementita) terminando la transformación cuando cortemos la línea del

100%. A partir de esta temperatura-tiempo tendremos una estructura de perlita gruesa

(láminas gruesas de ferrita y cementita). Mientras que a una velocidad de enfriamiento

mayor (v2>v1) seguimos teniendo perlita pero las láminas serán más finas, ya que al ser el

enfriamiento más rápido, las láminas tienen menos tiempo para crecer.

Para una velocidad de enfriamiento mucho mayor (v3>>v1), lejos del equilibrio, en lugar de

láminas de perlita se van a formar agujas muy finas de cementita en una matriz ferrítica, esta

El 100%de Feγtransformado en perlita

El 1%de Feγtransformado en perlita

(v1)

(v2)(v3)

(v4)

El 100%de Feγtransformado en perlita

El 1%de Feγtransformado en perlita

(v1)

(v2)(v3)

(v4)

El 100%de Feγtransformado en perlita

El 1%de Feγtransformado en perlita

(v1)

(v2)(v3)

(v4)

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microestructura de mayor dureza que la perlita que recibe el nombre de bainita. Si realizamos

el enfriamiento a una velocidad muy alta (v4) no se produce la transformación eutectoide sino

que cuando cortamos a la línea Ms (≈210ºC) empieza a formarse martensita, la

microestructura más dura que se puede obtener, y termina a la temperatura Mf.

Por tanto en la Figura 9 tenemos distintas posibilidades:

• Curva “a”, correspondiente a un enfriamiento lento con el que se alcanzan condiciones

cercanas a las de equilibrio: Estructura de perlita gruesa (láminas gruesas de ferrita y

cementita).

• Curvas “b” y “c”, en las que debido a la alta velocidad de enfriamiento no llega a

cortarse la línea de final de la transformación eutectoide: La estructura resultante será

una mezcla de microestructuras de perlita, bainita y martensita.

• Curva “d”, con una velocidad de enfriamiento tangente al inicio de la transformación o

velocidad crítica de temple (Vcrítica). Se denomina así a la velocidad mínima necesaria

para que toda la pieza adquiera una microestructura de martensita. Se debe tener en

cuenta que la velocidad crítica de temple será distinta para la superficie que para el

núcleo de la pieza. Por este motivo, si es necesario templar toda la pieza se debe tomar

como velocidad mínima la del núcleo, para que toda la pieza quede templada.

• Curva “e”, con una velocidad de enfriamiento superior a la velocidad crítica de

temple (Vcrítica), no llegamos a cortar la curva de transformación, sino que a la

temperatura Ms (unos 210ºC para los aceros eutectoides) se produce el comienzo de la

transformación de austenita en martensita hasta que termina a la temperatura Mf .

En ocasiones es necesario que en la microestructura no exista mezcla de distintas estructuras,

por lo que es preciso realizar tratamientos térmicos isotérmicos. En este tipo de

tratamientos una vez alcanzada la temperatura deseada, y antes de comenzar la

transformación, se mantiene la temperatura durante el tiempo necesario para permitir que la

transformación se produzca de forma isotérmica y obtener así una microestructura lo más

homogénea posible (Figura 10).

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Figura 10: Diagramas TTT acero composición eutectoide con distintos tratamientos isotérmicos

indicados.

Mientras que en un acero eutectoide el diagrama TTT está centrado, en los aceros hipo e

hipereutectoides (Figura 11), la curva TTT se encuentra desplazada hacia la izquierda debido

al efecto del carbono, por lo que no es posible definir una velocidad crítica de temple. Las

microestructuras resultantes en los aceros hipo e hipereutectoides en función de la velocidad

de enfriamiento serían las mismas comentadas para un acero eutectoide pero acompañadas de

ferrita, en el caso de un acero hipoeutectoide, o de cementita, para un acero hipereutectoide.

En estos aceros será muy difícil conseguir que todo se transforme en martensita.

Acero hipoeutectoide: (bainita+ferrita) o (martensita+ferrita)

Acero hipereutectoide: (bainita+cementita) o (martensita+cementita)

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a) Acero hipoeutectoide b) Acero hipereutectoide

Figura 11: Diagramas TTT para aceros hipoeutectoides e hipereutectoides

1.2.2 Tratamiento térmico de Recocido Con el nombre de recocido se conocen una serie de tratamientos cuyo objetivo principal es

ablandar el acero para facilitar su mecanizado o trabajo posterior. Otras veces se utiliza para

regenerar el grano y eliminar tensiones internas generadas en las diversas operaciones de

fabricación realizadas sobre la pieza (laminación, forja, soldadura, etc.).

La práctica del recocido consiste en calentar el metal a la temperatura requerida durante un

tiempo determinado para luego enfriar de forma controlada, generalmente a una velocidad

muy lenta. El enfriamiento es la parte más importante de este tratamiento, como ocurre en el

resto de tratamientos térmicos, y ha de realizarse de forma adecuada desde el inicio hasta

temperaturas próximas a los 550ºC. A esta temperatura la transformación de la estructura se

considera terminada y el enfriamiento del material puede continuar fuera del horno a

temperatura ambiente.

Con este tratamiento conseguimos las microestructuras más cercanas a las de equilibrio y más

estables, que son también las más blandas y fáciles de mecanizar, mejorando las propiedades

de ductilidad, maleabilidad y tenacidad. Sin embargo también disminuyen las propiedades

resistentes (resistencia máxima a tracción, límite elástico y dureza). En función de la

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velocidad de enfriamiento máxima alcanzada en el tratamiento de recocido podemos

distinguir entre:

• Recocido de homogeneización. Este tipo de recocido nos permite eliminar las

segregaciones y diferencias de composición que pueden aparecer en el enfriamiento

de las aleaciones y que dan lugar a una estructura de capas de distinta composición

dentro de los granos del material. La temperatura de calentamiento es T3 + 200ºC.

(Figura 12).

Figura 12: Esquema de un tratamiento de recocido de homogeneización.

• Recocido de regeneración o recocido total. La temperatura de calentamiento de

este tipo de recocido es A3+50 o Acm+50. Tiene como objetivo afinar el tamaño de

grano, ya que a medida que la temperatura de austenización aumenta es mayor el

tamaño de grano.

Figura 13: Esquema de un tratamiento de recocido de regeneración.

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• Recocido de globulizacion. Tratamiento específico de los aceros hipereutectoides.

Su objetivo es eliminar la red de cementita mediante su transformación a una

morfología globular. Estos tratamientos pueden ser supercríticos, subcríticos u

oscilantes en función de la temperatura de tratamiento. La temperatura que se

utiliza en este tipo de recocidos se encuentra entorno a A1 (temperatura eutectoide),

realizando luego el enfriamiento muy lentamente (Figura 14).

Figura 14: Esquema de un tratamiento de recocido de globalización y estructuras de red y globular

obtenidas.

• Recocido de estabilización o contra acritud. Con este recocido se intentan

eliminar las tensiones de acritud en aquellos materiales que hayan sufrido un

proceso de laminado o estirado en frío, llevando al material a su estructura

cristalina primitiva y eliminando todo tipo de tensiones producidas por el trabajo de

deformación. También puede aplicarse en aquellos materiales con tensiones

residuales producidas por otros procesos de fabricación. La temperatura que se

utiliza es siempre inferior a la A1 (Figura 15).

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Figura 15: Esquema de un tratamiento de recocido de estabilización

• Recocido isotérmico. El objetivo de este tipo de recocido es conseguir

constituyentes más homogéneos. Para ello se enfría hasta una determinada

temperatura y se mantiene hasta que la austenita se transforma en el constituyente

deseado. Por ejemplo en el caso de la Figura 16, perlita homogénea.

Figura 16: Esquema de un tratamiento de recocido isotérmico

1.2.3 Tratamiento térmico de Normalizado Este tratamiento térmico se realiza calentando el material generalmente unos 30-50ºC por

encima de la temperatura de austenización (A3) del acero correspondiente. Una vez

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conseguida la austenización total del acero, se deja enfriar al aire hasta la temperatura

ambiente y no en un horno como en el recocido. Esta velocidad de enfriamiento es más lenta

que la del temple y más rápida que la del recocido (Figura 17).

Figura 17: Esquema de un tratamiento de normalizado

El objetivo de este tratamiento es devolver al acero las propiedades y la estructura que

generalmente se consideran “normales” y características de su composición. Se suele aplicar a

piezas que han sufrido una conformación en caliente, en frío y/o después de haber padecido

un tratamiento térmico defectuoso. Con este tratamiento se consigue homogeneizar y afinar la

estructura del material, eliminando además las tensiones internas que se producen en los

procesos de conformado. El normalizado se suele realizar en los aceros hipoeutectoides

siendo su estado de suministro si no se especifica otra cosa. En estos aceros hipoeutectoides,

el tratamiento de normalizado deja una mezcla de microestructuras, de manera que se

obtienen valores medios de σR, σe, A% y Ψ%. En cambio, en un acero hipereutectoide, la

aplicación de un normalizado no es adecuada pues, en general, templan al aire y aparecería

martensita en la microestructura.

1.2.4 Tratamiento térmico de Temple El temple es el tratamiento térmico por excelencia de los aceros, ya que tiene por objeto

endurecer y aumentar la resistencia de estos. Para ello se calienta el material a una

temperatura ligeramente mayor a la temperatura crítica, y después de un tiempo de

austenización se realiza un enérgico enfriamiento de manera que la austenita se convierta en

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martensita (Figura 18), que es la estructura que se busca para conseguir la máxima σR, σe y H

del acero.

Figura 18: Esquema de un tratamiento de temple

La martensita es el producto resultante de esta transformación en estado sólido (en

condiciones muy distintas a las de equilibrio) en la que no damos tiempo a que se produzca la

difusión del C, ya que si hubiera difusión (si enfriáramos más lentamente) se formarían las

fases ferrita (Feα) y cementita (Fe3C). Al enfriar tan rápidamente, no le damos tiempo al

carbono para se difunda. Según la teoría de BAIN, la austenita con una FCC (que puede

disolver hasta un 2%C) se quiere transformar en ferrita BCC (que sólo puede disolver

0,022%C) pero el carbono no tiene tiempo de salir y queda atrapado en la ferrita, deformando

su estructura.

Figura 19: Efecto del temple en la celdilla unidad

Resumiendo, la austenita se transforma de una forma progresiva en una solución sólida

sobresaturada (con más C del que puede disolver) de Carbono en Feα dando lugar a la

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aparición del constituyente martensita con una celdilla tetragonal centrada en el cuerpo

(círculos=átomos de Fe y cruces =átomos de C).

Figura 20: Celdilla unidad del constituyente martensita

Al tratarse de una estructura tensionada será el constituyente más duro y frágil de los aceros.

Por tanto, cuanto mayor sea el contenido en carbono del acero, mayor será la cantidad de

carbono atrapado en la ferrita, más tensionada estará la microestructura y por tanto mayor será

la dureza. Vista la martensita al microscopio a grandes aumentos se asemeja a puntas de lanza

o agujas (Figura 21).

Figura 21: Micrografía de la martensita

El objetivo del tratamiento de temple es obtener la máxima dureza y resistencia mecánica del

acero, aunque las propiedades de ductilidad y resiliencia se vean minimizadas. A la hora de

aplicar este tratamiento se debe tener en cuenta:

a) La temperatura máxima que debe alcanzar la pieza, en función del tipo de acero

(Figura 22):

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• Para un acero hipoeutectoide es necesario sobrepasar la temperatura de austenización

A3 para conseguir la austenización completa (no queremos ferrita). De esta manera, el

enfriamiento rápido permitirá que todo se convierta en martensita.

• Para un acero hipereutectoide es suficiente con sobrepasar la temperatura eutectoide

A1. A esta temperatura la austenita está acompañada de cementita. Después del

enfriamiento enérgico la cementita se queda como está y la austenita se transforma en

martensita, obteniéndose una microestructura final de martensita + cementita. Ambas

estructuras, martensita y cementita, son estructuras de alta dureza.

Figura 22: Diagrama Fe-C con las temperatura A3 y A1

b) Tiempo de calentamiento. Al igual que en el recocido y el normalizado, este tiempo

debe ser el mínimo necesario para evitar que engrosamiento del grano.

c) La capacidad de temple del acero, es decir “la máxima dureza que se puede alcanzar

al templar ese acero”. Esta dureza máxima depende de la cantidad de Carbono del

acero, a mayor %C mayor dureza.

d) Conseguir una velocidad de enfriamiento mayor (o igual) que la velocidad crítica de

temple (Vcrítica). Esta velocidad depende de:

1. El tamaño de grano de la microestructura. A igualdad de composición, las

velocidades críticas de temple de los aceros de grano grueso son inferiores a las de

los aceros de grano fino. Es decir, tienen mayor templabilidad los aceros de

tamaño de grano grueso ya que el grosor de grano retrasa las transformaciones,

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desplazando la curva TTT hacia la derecha (se define como templabilidad a la

capacidad de un material para que el temple penetre o lo que es lo mismo, para

templarse en mayor o menor espesor). Su determinación puede hacerse por el

diámetro crítico ideal en el ensayo Jominy.

2. En general la presencia de elementos aleantes facilita la penetración del temple,

desplazando la mayoría de ellos la curva TTT hacia la derecha, es decir,

aumentando también la templabilidad del acero. Como se puede comprobar en la

Figura 23 para aceros con muy bajo carbono es muy difícil conseguirlo, de manera

que conforme aumenta el contenido en carbono tenemos más juego (la curva de la

S se desplaza a la derecha).

AISI 1008 0,06%C; Grano 7 Acero 0,27%C; 1,12%Mn; Grano 2

Acero al Ni, 0,6%C; 0,52%Mn; 5%Ni;

Grano 4-7

AISI 1008 0,06%C; Grano 7 Acero 0,27%C; 1,12%Mn; Grano 2

Acero al Ni, 0,6%C; 0,52%Mn; 5%Ni;

Grano 4-7

Figura 23: Distinta gráficas TTT para aceros con elementos aleantes

Al añadir elementos de aleación, las curvas se desplazan hacia la derecha de

manera tenemos mayor facilidad para templar, es decir, puedo enfriar con medios

menos enérgicos. Los elementos que más favorecen la penetración del temple son

el manganeso, molibdeno y cromo.

3. La masa y forma de la pieza. Debido a que el enfriamiento es un fenómeno de

superficie, será tanto más rápido cuanto mayor sea la relación superficie/volumen.

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En piezas gruesas la velocidad crítica de temple es mayor en la superficie que en el

núcleo de la pieza. Por tanto es necesario que la velocidad de enfriamiento en el

núcleo del material sea la Vcrítica de temple del acero para que toda la sección quede

con estructura martensítica.

4. El medio de enfriamiento. El medio más adecuado para templar un acero es aquel

que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la Vcrítica. La intensidad

del enfriamiento de un medio depende de:

1. El volumen del baño de temple.

2. Temperatura del medio.

3. Viscosidad. A mayor viscosidad menor transmisión del calor y menor

velocidad de enfriamiento.

4. Grado de agitación.

Como se ha comentado, el medio de temple ideal (agua, aceite, sales o aire) es aquel con el

que se consiga una velocidad de enfriamiento ligeramente superior a la crítica, es decir, un

medio de temple con la severidad mínima necesaria para que todo cambie al mismo tiempo.

De esta forma se tratará de conseguir que la diferencia de temperatura entre el núcleo y la

periferia de la pieza sea la mínima posible y se evite en la medida de la posible la aparición de

tensiones residuales que puedan producir el agrietamiento de la pieza.

Figura 24: Severidad de temple para distintos medios

Si calentamos una probeta cilíndrica hasta austenización total (900ºC) y enfriamos con un

chorro de agua, entre el núcleo y la superficie hay diferencias significativas de temperatura.

La periferia se enfría rápidamente y se transforma en martensita que como está bajo el chorro

de agua se sigue enfriando y por tanto se contrae. Sin embargo, en el núcleo está ocurriendo la

transformación de la austenita en martensita lo que provoca una dilatación. Esta contracción-

dilatación provoca la aparición de grietas, de manera que para evitarlas, se recurrirá a un

medio de enfriamiento menos severo que el agua (aceite, sales, etc.).

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Los principales defectos producidos por el temple corresponden a la falta de dureza producida

por temples incompletos, deformación o alabeo de las piezas por fuertes gradientes térmicos

entre el exterior y el interior, presencia de grietas que se generan al presentarse distintas

estructuras cristalinas en su exterior o interior, descarburización, etc.

1.2.4.1 Ensayo Jominy

El método de ensayo que nos permite evaluar la templabilidad (aptitud de los aceros para

dejarse penetrar por el temple) y la Vcrítica para una severidad cualquiera de temple es el

procedimiento propuesto por Jominy en el que se templa frontalmente, por un extremo, una

probeta cilíndrica con unas determinadas dimensiones, ensayo que se describe en la norma

UNE-EN ISO 642:2000.

La probeta se austeniza de forma homogénea y una vez en el dispositivo de enfriamiento se le

aplica rápidamente a su cara frontal un chorro de agua a presión (Figura 25). La probeta se

deja enfriar sobre el chorro de agua hasta que alcance la temperatura ambiente. Después se

rectifican dos superficies a lo largo de dos generatrices diametralmente opuestas y sobre ellas

se miden las durezas en puntos situados a intervalos de 1/16” a partir del extremo templado.

Figura 25: Esquema de la probeta y características del chorro de agua empleados en el ensayo Jominy

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Figura 26: Curvas de dureza obtenidas mediante el ensayo Jominy

Los valores obtenidos se representan en un gráfico donde en ordenadas se representa la dureza

Rockwell y en abcisas, la distancia al extremo templado, obteniendo las curvas características

de cada acero ( Figura 26). A partir de estas curvas también se evalúa su capacidad de temple

“capacidad de un acero para adquirir mayor o menor dureza mediante el temple”. Si

tuviéramos un acero al cromo-níquel y un acero al carbono, detectaríamos que en el primero

penetra mucho más el temple que en el segundo, y podríamos decir que la templabilidad de

los aceros al carbono es menor que la de los aceros al cromo-níquel. Por tanto, la

templabilidad se refiere únicamente a la facilidad de penetración por el temple y no a las

características obtenidas por él. Por otra parte, podríamos comprobar que un acero con 0,6%

de C, al templarlo, adquiere una dureza superior a la del acero al cromo-níquel, lo que

equivale a decir que tiene una mayor capacidad de temple aunque una menor templabilidad.

1.2.5 Tratamiento térmico de Revenido El revenido es un tratamiento complementario al de temple. Después de un temple tenemos

un material tremendamente duro y tremendamente frágil, por lo que su aplicación práctica es

muy limitada. Por ello es necesario modificar parcialmente las propiedades del acero

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templado: aumentar su tenacidad, eliminar tensiones internas y disminuir la dureza. Es decir,

se ajustan las características mecánicas a los valores de uso deseados. A las piezas templadas

y revenidas se las suele denominar piezas bonificadas.

Figura 27: Programa temperatura tiempo durante un temple y posterior revenido

El tratamiento de revenido consiste en calentar un acero, previamente templado, a una

temperatura inferior a la crítica A1 (para evitar la transformación de fases) y enfriarlo después

al aire, aunque para algunos tipos de aceros es aconsejable que se enfríen en agua o en aceite

(Figura 27). En el tratamiento de revenido partimos de una microestructura de martensita, al

realizar un calentamiento a temperaturas inferiores a A1 (desde unos 300 hasta unos 550ºC)

aumentamos la movilidad de los átomos de Carbono, permitiendo que vayan escapando de la

martensita y que comience a producirse la transformación de ésta en ferrita y cementita

adquiriendo el acero la microestructura correspondiente del diagrama TTT (martensita

revenida, bainita, perlita). Cuanto mayor sea el tiempo de permanencia a la temperatura de

revenido menor será la cantidad de martensita que quede retenida y por tanto la ductilidad del

acero resultante será mayor.

1.2.6 Tratamientos Isotérmicos Los tratamientos isotérmicos son aquellos en los que la transformación de microestructuras se

realiza a una temperatura constante, generalmente en un baño de sales, por lo que toda la

microestructura del material queda homogénea (Figura 28):

• Recocido isotérmico: Visto anteriormente en la sección de recocidos.

• Martempering o temple diferido martensítico. Empleado cuando se desea una

estructura de elevada dureza con las mínimas distorsiones. En la práctica consiste en

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austenizar el material (A3+50ºC), seguido de un enfriamiento rápido en un baño de

sales hasta una temperatura muy próxima y justo por encima de la línea Ms del

diagrama TTT, para poder igualar las temperaturas del núcleo y la periferia y evitar

que se produzcan grietas de temple. Una vez igualada la temperatura se deja enfriar al

aire donde toda la austenita inestable presente en el material se transforma en

martensita.

• Austempering o temple bainítico: Consiste en calentar la pieza a temperatura de

austenización (A3+50ºC) para realizar posteriormente un enfriamiento rápido hasta la

zona de dominio bainítico. Se estabiliza la temperatura durante un tiempo denominado

período de transformación, donde la austenita se transforma totalmente en bainita. Se

obtiene de este modo una estructura muy dura, similar a la martensita pero que ya no

tengo que revenir. Suele ser de utilidad en pequeñas piezas en las que necesito una

calidad muy buena, por ejemplo en relojería.

• Patentig: De aplicación en aceros con alto contenido en Carbono, especialmente acero

para alambres y flejes. Su principal objetivo es lograr en el acero estructuras laminares

de perlita muy fina que se presta extraordinariamente a las operaciones de conformado

en frío.

Figura 28: Esquema los tratamientos isotérmicos

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1.3 Tratamientos Térmicos Superficiales Los tratamientos térmicos superficiales se caracterizan por proporcionar a los materiales

férricos superficies duras y resistentes al desgaste junto a un núcleo resistente a la fatiga, es

decir, una superficie dura que resiste el desgaste y un núcleo tenaz (dúctil) y con una

plasticidad adecuada para que pueda absorber los esfuerzos y solicitaciones que le

correspondan. Los objetivos de los tratamientos superficiales son:

• Principalmente, y como ya se ha comentado, aumentar la dureza de la superficie,

manteniendo la ductilidad del núcleo.

• Al aumentar la dureza de la superficie aumentamos la resistencia al desgaste y al

rozamiento.

• También se mejora la resistencia a la fatiga y a la corrosión.

Esta combinación de propiedades de dureza, resistencia mecánica, resistencia al desgaste, a la

fatiga, etc. se pueden conseguir mediante dos tipos de tratamientos superficiales:

• Temple superficial.

• Tratamientos termoquímicos.

1.3.1 Temple Superficial El objetivo del temple superficial es modificar la estructura superficial de las piezas mediante

calentamientos casi instantáneos, locales y selectivos, seguidos de un enfriamiento rápido. De

esta forma se consigue una capa superficial dura, de estructura martensítica sin alterar el

núcleo de la pieza. Su principal ventaja es la facilidad de ejecución. Según el método de

calentamiento podemos distinguir principalmente dos formas de temple superficial:

1. Temple a la llama o flameado. Consiste en calentar con soplete de llama

oxiacetilénica la capa superficial del acero. Conseguida la temperatura de temple, la

pieza se enfría con un chorro de agua fría. Suele ser apropiado para aceros con

C>0,35%.

2. Temple por inducción. Basándose en el efecto Joule, se calienta la superficie del

metal con una bobina por la que circula una corriente alterna, colocándose el trozo de

metal en el interior de la bobina. El calentamiento tiene lugar de forma rápida,

pudiéndose estimar el espesor templado mediante la expresión:

tWf

e ⋅⋅⋅⋅

ρπ

71021

Donde f=Frecuencia, W=Potencia y t=tiempo.

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1.3.2 Tratamientos termoquímicos Los tratamientos termoquímicos están basados en los fenómenos de difusión en estado sólido

(2ª ley de Fick) y tienen por objeto:

Aumentar la dureza superficial, sin alterar la ductilidad del núcleo.

Favorecer las cualidades de lubricación y rozamiento (engranajes).

Aumentar la resistencia al desgaste.

Aumentar la resistencia a la fatiga.

Mejorar la resistencia a la corrosión

para evitar o minimizar la mayoría de las roturas o fallos en servicio que se producen en la

industria.

1.3.2.1 Cementación

La cementación tiene por objeto aumentar la proporción de carbono en la superficie del acero,

principalmente por un proceso de difusión o absorción que se basa en la movilidad de los

átomos de carbono en estado sólido, y en el aumento de su movilidad con la temperatura. Por

la acción del calor el carbono es absorbido y adquiere movilidad, llegando a combinarse con

el hierro y pasando a la superficie de las piezas en forma de cementita. Finalmente, la pieza

alcanzará mediante temple la dureza y resistencia al desgaste buscadas.

Si la pérdida de carbono que experimenta un acero se llama descarburación, el proceso

inverso se conoce con el nombre de cementación, carburación o carburización.

La cementación es, por tanto, un tratamiento termoquímico mediante el cual se aumenta por

difusión el contenido de carbono (generalmente atómico) en la superficie de las piezas,

aumentando la capacidad de temple superficial. Para realizar un tratamiento de cementación

es necesario:

• Un acero con bajo %C (< 0,16%C). Este bajo contenido en carbono favorece el

proceso de difusión.

• Un agente de cementación, como por ejemplo el CO. El CO reacciona con la

austenita (Feγ), por lo que habrá que calentar por encima de la temperatura de

austenización para que pueda haber reacción.

• Temperatura. A mayor temperatura el proceso de cementación será más efectivo,

pero una temperatura excesiva durante un largo período de tiempo puede provocar un

crecimiento de grano excesivo. Para evitarlo se recomienda el uso de aceros con un

tamaño de grano muy fino.

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JAP – Departamento de Ingeniería de Materiales y Fabricación Pag. 29

• Tiempo. La capa cementada no crece de forma lineal con el tiempo. A medida que la

cementación progresa y aumenta el contenido de carbono, la velocidad de absorción

disminuye comportándose el acero como una solución que se aproxima a su grado de

saturación. A mayor contenido de carbono en superficie, mayor dificultad de

penetración.

Según el cementante empleado, la clasificación de los procesos de cementación es:

• Cementación sólida o en cajas. El cementante utilizado es una mezcla de sustancias

en forma de polvo tales como el carbón vegetal, el coque y el carbonato de bario. Las

piezas se colocan en cajas, se cubren con los gránulos del cementante y, a

continuación, las cajas se tapan y se sellan herméticamente. Se introducen en el horno

y se calientan de forma lenta hasta la temperatura de cementación (900-930ºC).

• Cementación líquida. Es la evolución del proceso termoquímico denominado

cianuración en baño de sales. Consiste en el calentamiento y cementación de las piezas

en un baño a base de sales de cianuro (de sodio o de potasio). El gran inconveniente de

este método es la toxicidad de las sales empleadas.

• Cementación gaseosa. El más empleado en la actualidad para piezas fabricadas en

grandes series, ya que permite un control de las condiciones de cementación mucho

más perfecto que cualquier otro método. La actividad del carbono en el gas

cementante se puede mantener constante en un valor de manera fácil y segura

mediante el ajuste de la composición de la mezcla carburante (mezcla de

hidrocarburos).

Para alcanzar sus propiedades óptimas, cualquier pieza cementada necesita un temple y un

revenido posterior al cementado. El problema que se plantea a la hora de realizar este

tratamiento de temple+revenido es la concurrencia de dos aceros muy distintos dentro de la

misma pieza:

• La periferia de la pieza es un acero hipereutectoide, con un alto contenido en carbono.

• El núcleo de la pieza es un acero hipoeutectoide.

1.3.2.2 Nitruración

La nitruración es un tratamiento termoquímico que consiste en enriquecer la superficie de las

piezas en nitrógeno, calentándolas en una atmósfera de gas amoníaco (NH3) o bien en un baño

de sales (cianuros y cianatos) a temperaturas comprendidas entre 500-580ºC.

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En la superficie se forma una capa rica en nitruros de muy poca profundidad pero con una

dureza muy superior a la que se obtiene con las capas cementadas. Se alcanza también una

mayor resistencia a la corrosión y a la fatiga. Estas propiedades se atribuyen a la presencia de

nitruros que forma el Nitrógeno al combinarse con el Hierro, el Cromo, el Molibdeno, el

Aluminio, el Vanadio, etc. presentes en el acero. Las ventajas de este proceso, con respecto al

de cementación son:

• Obtenemos una resistencia a la corrosión y una dureza mayores que con la

cementación. Además esta dureza se mantiene hasta temperaturas de 500ºC.

• Las piezas no sufren deformaciones, ya que no es necesario realizar ningún

tratamiento térmico posterior. De hecho, el tratamiento de nitruración debe realizarse

sobre piezas ya templadas y revenidas.

• No hay peligro de que aumente el tamaño de grano, pues nos mantenemos por debajo

de la temperatura de austenización.

• Se pueden aislar zonas de la pieza para que no se nitruren.

• Sin embargo, al ser un tratamiento que se realiza a temperaturas alrededor de 500-

580ºC debemos considerar la posibilidad de aparición de la fragilidad Krupp o de los

revenidos altos. Para prevenir su aparición se recomienda el uso de aceros aleados con

Mo.

Además de los procesos de endurecimiento por cementación o nitruración, existen otros

análogos como son la cianuración, carbonitruración, sulfinización, boruración, etc.

2. TRATAMIENTOS MECÁNICOS

Los tratamientos mecánicos son aquellos procesos en los que mediante la acción conjunta de

energía mecánica y térmica se producen deformaciones permanentes en el metal por encima

del límite de fluencia. Estos tratamientos no afectan, en general, a la microestructura de las

fases metálicas, sino a la macroestructura modificando propiedades como la elasticidad,

tenacidad, plasticidad y dureza, y resultando en una homogeneización el material.

Los tratamientos mecánicos se pueden dividir en tratamientos en frío y en caliente. Todo

tratamiento realizado por debajo de la temperatura de recristalización, se considera en frío, y

todos aquellos por encima en caliente. El efecto del calor es, en general, ablandar, mientras

que el enfriamiento endurece.

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JAP – Departamento de Ingeniería de Materiales y Fabricación Pag. 31

En el caso de los aceros la temperatura de recristalización de la ferrita y la perlita son

distintas. La ferrita recristaliza por encima de 400-450ºC, mientras que la perlita lo hace a la

temperatura eutectoide (723ºC). Por lo tanto se considera un acero trabajado en frío cuando se

hace a una temperatura inferior a 723ºC, obteniendo una estructura formada por granos de

ferrita recristalizada (sin acritud) y granos de perlita deformados (con acritud). Mientras que

en el caso de un acero trabajado en caliente la perlita se transforma en austenita que puede

recristalizar, transformándose de nuevo en perlita.

2.1 Efectos de los tratamientos mecánicos en frío Estos tratamientos se emplean ampliamente en la industria para mejorar ciertas características

mecánicas, como la dureza, el límite elástico y el límite de fluencia. En estos tratamientos no

existe posibilidad de que se suelden las cavidades internas y la homogeneización es nula, al

no producirse ningún tipo de difusión siendo su influencia sobre la macroestructura muy

limitada. Las piezas tratadas de esta manera quedan con tensiones internas que pueden

producir deformaciones de las mismas después de maquinadas.

2.2 Efectos de los tratamientos mecánicos en caliente Los efectos de los tratamientos mecánicos en caliente son los siguientes:

- Se obtiene la misma deformación que al trabajar en frío con menores

esfuerzos.

- Los materiales presentan un grano más fino, son más blandos y dúctiles,

con ausencia de tensiones residuales y con una estructura más uniforme.

- La estructura es fibrosa, con una mayor resistencia mecánica en la

dirección de la fibra.

- Generalmente la superficie se cubre de una película de óxido superficial

que provoca malos acabados.

2.3 Ejemplos de tratamientos mecánicos o Forja: Ejemplo clásico de tratamiento en caliente. Se aplican fuerzas de compresión

mediante distintos métodos, como pueden máquinas de impacto, prensas

hidráulicas o neumáticas o fuerza humana.

o Laminación: Es un proceso de conformado por el que se hace pasar el material entre

dos rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad pero en sentido

contrario, de forma que se reduce la sección del material como

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consecuencia de la fuerza aplicada sobre él. Se puede realizar en frío y

caliente.

o Extrusión: Es un proceso de conformado que se utiliza bastante más para materiales

termoplásticos que para metálicos. Mediante la fuerza que ejerce un

émbolo se obliga a pasar el material a través de una boquilla que será la

que determine su forma, habiéndose producido una reducción de espesor y

el consiguiente aumento de longitud durante el proceso.

o Estirado: En general, se realiza como tratamiento en frío, mediante el proceso de

estirado se puede reducir la sección de un producto al hacerlo pasar por una

matriz de un material muy duro mediante la aplicación de una fuerza

uniaxial de tracción. Utilizado para secciones redondas.

o Embutición: Tratamiento en frío, en este método un punzón actúa sobre el material

para que tome la forma que tiene la matriz. Así por ejemplo, si el

punzón tiene forma cilíndrica al actuar mediante presión sobre la chapa

de material proporcionará a esta la forma de copa cilíndrica.

o Plegado: Tratamiento en frío, es el proceso de conformado por el que se somete a

flexión localizada el producto plano que se quiere plegar. Es necesario tener

en cuenta la longitud del plegado, ángulo, radio, espesor y longitud

desarrollada. En el proceso una zona está sometida a tracción, otra a

compresión y existe un plano que no sufre variación dimensional.

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ANEXO 1

Formas comerciales de los productos de acero

La norma UNE-EN 10079:2008 define los términos empleados en los productos de acero

según su forma y dimensiones como también según su aspecto y acabado superficial. Se

pueden clasificar en dos grandes grupos en función de su estado de procesamiento:

1) Semielaborados:

- Lingote: Productos obtenidos por colada de acero líquido en moldes para una

posterior transformación, generalmente mediante laminado en caliente o forja.

- Desbaste: Productos obtenido por:

o Colada continua seguida o no de laminación, forjado o tronzado

o Colada bajo presión

o Laminado, forjado o tronzado de lingotes o productos de colada continua

de perfiles largos y generalmente destinados a la conversión en productos

planos o largos mediante laminado en caliente o forjado, o a la fabricación

de piezas de forja.

Entre los desbastes podemos diferenciar:

Palancón: Desbaste de sección cuadrada con lado igual o superior a

50 mm y caras con una longitud superior a 200 mm.

Palanquilla: Igual que el anterior pero las caras tienen longitud

inferior a 200 mm.

Desbaste plano: Producto con un espesor generalmente igual o

superior a 50 mm y con una relación anchura/espesor igual o

superior a 2.

- Alambrón: Producto laminado en caliente bobinado en rollos de espiras

irregulares, que en general, tiene una dimensión nominal superior o igual a 5 mm.

Su superficie es lisa y la sección transversal puede ser redonda, ovalada, cuadrada,

rectangular, hexagonal, etc.

2) Acabados:

- Productos planos: Productos que tienen secciones transversales generalmente

rectangulares, y con anchura muy superior al espesor. Su superficie suele ser lisa,

pueden ser no recubiertos o recubiertos con un metal, aleación o sustancia orgánica

y obtenidos por laminación en caliente o fría.

o Plano ancho: Producto plano de anchura comprendida entre 150 mm y 1

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250 mm (incluido) y espesor generalmente superior a 4 mm, suministrado

siempre en toda su longitud, es decir, no enrollado, y en el que los bordes

son cuadrados.

o Chapa: Producto laminado plano cuyos bordes pueden deformarse

libremente, suministrado en forma plana, y generalmente de forma

cuadrada o rectangular con una anchura igual o superior a 600 mm, pero

también en otras formas. Puede ser:

Chapa fina: con espesor inferior a 3 mm.

Chapa gruesa: con espesor igual o superior a 3 mm.

o Banda (Bobina): Producto plano laminado en caliente o frío que

inmediatamente después de la pasada final de laminación o después del

decapado o del recocido en continuo, se enrolla en forma de bobina. Puede

ser:

Banda ancha: Anchura igual o superior a 600 mm.

Fleje: Anchura inferior a 600 mm.

- Productos largos:

o Alambre: Producto de sección maciza y constante a lo largo de toda su

longitud, obtenido por deformación en frío del alambrón y que puede estar

enrollado en espiras ordenadas o no.

o Barras: Productos laminados en caliente en formas rectas cuya sección

recta transversal es maciza y constante. Se suministran en formas rectas,

nunca en rollos. Según la forma de su sección:

Redondo: Barras con una sección transversal circular cuyo

diámetro es generalmente igual o superior a 8 mm.

Cuadrado: Barra con sección transversal cuadrada, cuyo lado es

igual o superior a 8 mm.

Hexagonal: Barra con sección transversal hexagonal, cuyo lado es

igual o superior a 13 mm.

Rectangular: Barra con sección transversal rectangular. El espesor

es generalmente igual o superior a 5 mm y la anchura inferior a 150

mm.

Especiales: Se incluyen las barras trapezoidales, biseladas,

triangulares, barras ranuradas para ballestas, los semirredondos y

los semirredondos planos.

o Perfiles estructurales: Productos laminados con secciones transversales en

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JAP – Departamento de Ingeniería de Materiales y Fabricación Pag. 35

forma de I, H o U.

Perfil I (doble T de alas estrechas y medias): Perfil con una sección

transversal en forma de I en la que las alas tienen una anchura

inferior o igual a 0,66 veces la altura nominal del perfil e inferior a

300 mm.

Perfil H (doble T de alas anchas y muy anchas): Perfil con una

sección transversal en forma de H en la que las alas tienen una

anchura superior a 0,66 veces la altura nominal o igual o superior a

300 mm.

Perfil U: Perfil con una sección transversal en forma de U.

Angular: Perfil con sección transversal en forma de L, con lados

iguales o desiguales.

Perfil T de alas iguales: Perfil con sección transversal en forma de

T.

Figura 29: Esquema de distintos tipos de perfiles con alas paralelas o inclinadas.

o Tubos: Productos huecos, abiertos por sus dos extremos, de sección

transversal circular o poligonal. Se pueden encontrar con o sin soldadura,

en función del método de fabricación.