TRATAMIENTOS BÁSICOS DE ACEROS AL CARBONO Casi todos los tratamientos

térmicos de aceros comienzan con un tratamiento térmico de austenización, es decir, calentándolos hasta una temperatura superior a la crítica para que su estructura sea completamente austenítica.

La velocidad de calentamiento

desde la temperatura ambiente hasta la temperatura de austenización no tiene gran efecto en la estructura final, pero se debe tener cierto cuidado en el caso de materiales que han sido previamente deformados en frío, ya que para evitar fisuras es necesario calentarlos más lentamente que los materiales que no han sido endurecidos por trabajo mecánico, por que un calentamiento rápido puede liberar tensiones en forma rápida y no homogénea y producir muchas fisuras. En términos generales se puede decir que cuanto más lento y uniforme es el calentamiento, menor será el daño que puede sufrir el material.

La temperatura de austenización

varía con la concentración de carbono del acero pero, como regla general, se elige la temperatura a 50° C por encima de la temperatura crítica correspondiente a la composición de la aleación. El tiempo de duración de la austenización varia con la temperatura elegida y con la concentración de

carbono, ya que la austenita resultante deberá ser homogénea en concentración.

Industrialmente se conoce como

A3 la línea que marca el comienzo de la descomposición austenítica en los aceros hipoeutectoides, mientras que la línea Acm es el comienzo de la descomposición austenítica en los aceros hipereutectoides, y esta denominación proviene de la separación de la cementita.

La línea que marca el final de la

descomposición austenítica se llama A1.

NORMALIZACION DE LOS ACEROS

El normalizado se define como

un calentamiento hasta una temperatura conveniente, por encima del rango de transformación, un cocido o permanencia a dicha temperatura, seguido de un enfriamiento en el aire hasta una temperatura suficientemente por debajo del rango de transformación.

Un buen proceso de

normalizado requiere:

1. Que la pieza tratada sea calentada uniformemente a una temperatura suficientemente alta como para alcanzar la transformación completa de la ferrita y cementita a austenita.

2. Que permanezca a esta temperatura un tiempo suficientemente largo como para alcanzar la uniformidad de temperatura a través de toda su masa.

3. Que se permita el enfriamiento en aire quieto, de manera uniforme.

Una disminución en la velocidad

de enfriamiento convertirá un tratamiento de normalización en un

tratamiento de recocido. El aumento en la velocidad de enfriamiento cambia el tratamiento de normalizado en un tratamiento de temple.

Un normalizado puede ablandar, endurecer o relevar tensiones en un acero, dependiendo esto de la condición del material antes del normalizado.

Los objetivos de un normalizado

pueden ser:

1. Refinar le grano y homogeneizar la microestructura para mejorar la respuesta del acero en una operación de endurecimiento por temple.

2. Mejorar las características de maquinabilidad del acero.

3. Alcanzar, en general, las propiedades mecánicas deseadas.

Aunque el procedimiento se aplica para mejorar las propiedades mecánicas, el normalizado en aceros hipereutectoides puede incluir la formación de cementita a los límites de grano, causando un deterioro en las propiedades mecánicas.

RECOCIDO DE LOS ACEROS Los aceros se recuecen para

reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad, facilitar el trabajo en frío, producir una microestructura particular o para obtener propiedades

mecánicas, físicas o químicas determinadas.

En el caso de aleaciones ferrosas se entiende por recocido cuando no se hacen otras aclaraciones, a un recocido completo. Se define por recocido completo a una austenización seguida de un enfriamiento lento a través del rango de transformación.

Para muchos fines se especifica que el acero sea enfriado en el horno desde la temperatura de recocido. TEMPLE DE LOS ACEROS El temple del acero es un enfriamiento rápido a partir de la temperatura de austenización. Usualmente esto se realiza por inmersión de la pieza en agua o aceite y, a veces, se usa aire forzado. Como resultado del temple se desarrollan estructuras martensíticas aceptables y propiedades mecánicas que deben cumplir especificaciones mínimas luego del revenido. Los resultados del temple dependen de las características de enfriamiento del medio de temple, así como de la posibilidad del acero de ser endurecido. Los resultados se pueden cambiar variando la composición del acero, el tipo de medio de temple, la

agitación o la temperatura del medio templante.

Varios factores intervienen en el mecanismo de temple:

• Condiciones internas de la pieza que afectan la transmisión del calor hacia la superficie.

• La superficie y otras condiciones externas que afectan la remoción del calor.

• El potencial de remoción de calor del fluido de temple a temperaturas y presiones normales.

• Cambios en el potencial de extracción de calor del fluido debido a condiciones no estándar como agitación, temperatura o presión

El movimiento producido

externamente sobre el líquido de temple tiene una influencia extremadamente importante en las características de transferencia de calor de un medio de temple.

MEDIOS DE TEMPLE AGUA El agua y las soluciones

acuosas son los medios de temple más baratos y se usan en todos los temples en los cuales las piezas no se distorsionan excesivamente y no se fisuran al ser templadas.

Como medio de temple el agua se aproxima a la velocidad de enfriamiento máxima alcanzada por un líquido. Entre otras ventajas, se obtiene fácilmente, se puede eliminar sin problemas de contaminación y es un medio efectivo para quebrar las cáscaras de óxido de la superficie de las piezas que son templadas a partir de hornos que no poseen atmósferas protectoras.

Una desventaja del agua como

medio de temple es que su velocidad de enfriamiento rápida persiste en la parte más baja del rango de temperaturas, en el cual se producen, generalmente, la distorsión y las fisuras. En consecuencia, el agua se usa sólo en el temple de piezas simétricas y sencillas de aceros de baja templabilidad, como los aceros al carbón y de baja aleación.

SALMUERA El término salmuera se aplica a

soluciones acuosas de sales como cloruro de sodio o cloruro de calcio, junto con aditivos especiales o inhibidores de la corrosión.

Las salmueras presentan las

siguientes ventajas sobre el agua y aun sobre el aceite:

1. La velocidad de enfriamiento es

más alta para el mismo grado de agitación.

2. Las temperaturas son menos críticas que para el agua, y por lo tanto, requieren menor control.

3. La distorsión es menos severa.

Las desventajas que presentan son:

1. Son corrosivas. 2. El costo es superior al agua. 3. El costo del proceso aumenta

debido a la necesidad de controlar la composición de las soluciones.

ACEITES Los aceites que se emplean en

el temple se pueden clasificar en dos tipos: aceites convencionales y aceites rápidos.

Un aceite de temple

convencional, es aquel que no contiene aditivos que alteren sus características de enfriamiento. Los aceites de temple rápidos son porciones de menor viscosidad y contienen aditivos desarrollados especialmente, cuyo efecto es proveer una velocidad de enfriamiento más rápida.

La temperatura óptima que se

debe mantener en un baño de temple de aceite puede ser influenciada por varios factores:

a) El punto de inflamación del aceite. b) Requerimientos de limpieza. c) Control de la distorsión. d) Requerimientos de dureza.

El punto de inflamación indica el

limite máximo de temperatura de operación para un aceite de temple. Por razones de seguridad se estipula, que el aceite debe de estar a una temperatura de 65° C por debajo de su punto de inflamación, previa al temple.

Los endurecimientos con aceites

limpios requieren que el aceite de temple mantenga la característica de no manchar la superficie. Esto se logra manteniendo la temperatura del aceite baja, a fin de minimizar la oxidación y la degradación del aceite o ambas. Por otro lado, las temperaturas altas minimizarán la distorsión.