Tratamientos térmicos y superficiales. La corrosión.

¿Qué es un tratamiento térmico?¿Cómo mejorar las propiedades de los materiales? ¿Qué es la corrosión? ¿Cómo se puede evitar?

Antonio Vives

Tratamientos térmicos

Los tratamientos térmicos son procesos donde únicamente se utiliza la temperatura como magnitud variable modificadora de la microestructura y constitución de los metales y aleaciones,

Los tratamientos térmicos tratan de mejorar las propiedades mecánicas de los metales y aleaciones, se puede variar la dureza, la ductilidad, la plasticidad o la resistencia mecánica. Estos tratamientos pueden ser: Temple Recocido Revenido

En algunos tratamientos térmicos se emplean técnicas en las que se modifica la composición química de una capa superficial y a estos se les denomina tratamientos termoquímicos o superficiales.

El temple Se emplea para obtener aceros martensíticos.

Consiste en enfriamientos rápidos y continuos en medios apropiados, como pueden ser agua, aceite o aire.

Cuando el acero se encuentra a la temperatura de austenización su estructura interna es de austenita.

La austenita es la estructura más dura del acero con una configuración de FCC. Si esta se enfría rápidamente no le da tiempo a cambiar de estructura de hierro α que es BCC.

En la transición de FCC a BCC el carbono quede atrapado entre las aristas, estas se alargan y la red cúbica pasa a ser tetragonal. Con lo que se consigue que la estructura de la austenita no se acabe de deshacer y consiguiéndose aumentar la dureza.

Esta nueva estructura que aparece se llama Martensita.

Ensayo de templabilidad. Ensayo Jomminy.

Consiste en mantener constantes todos los factores que influyen en la templabilidad:

1. Se emplea una probeta normalizada, se lleva a austenización.

2. Se saca del horno y uno de los extremos se empieza a templar mediante chorro de agua a T=cte, de modo que la velocidad de enfriamiento es máxima en ese extremo y disminuye a lo largo de la probeta.

3. Una ve enfriada se desbasta una tira de 0,4mm y se determina la dureza de la probeta en los primeros 50cm y se traza una curva .

Factores que influyen en el temple.

En el temple influyen varios factores:1. Composición del acero. Influye la cantidad de

carbono2. Temperatura a al que hay que calentar3. Tiempo de calentamiento4. Velocidad de enfriamiento5. Característica del medio donde se realiza el temple.

El temple se puede realizar en: Agua. Enfría muy rápido y se obtienen aceros muy fuertes la

temperatura no debe ser superior a 30ºC. Aceite. Enfría más lentamente, por lo que se obtienen aceros mas

suaves. Aire. Se obtienen aceros casi perlíticos.

6. Tamaño y geometría de la muestra

Tipos de Temple Temple continuo de austenización completa:

Se aplica en aceros hipoeutectoides, se calienta 50ºC por encima de la temperatura crítica y se enfria en medio adecuado. El principal componente es la martensita.

Temple continuo de austenización incompleta: Se aplica a aceros hipereutectoides. Se calienta 50ºC por encima de la temperatura crítica y entonces la perlita se transforma en austenita y la cementita queda intacta y se enfría en medio apropiado y se consigue una estructura a base de martensita y cementita.

Temple martensitico: Se calienta a temperatura de austenización y se mantiene para que sea todo austenita. Se enfría en sales procurando que la austenita no sufra transformación.

Temple austempering: es parecido al anterior pero se obtiene bainita.

Temple superficial: Se calienta rápido para que solo la superficie se convierta en austenita y se enfría templando sólo la parte que se ha convertido en austenita, es decir la superficie.

Recocido

Consiste en calentar el material hasta una temperatura determinada durante un tiempo previsto y dejarlo enfriar lentamente. Tiene por finalidad suprimir los defectos del temple. Aquí se maneja temperatura y tiempo.

Objetivos: Eliminar tensiones del temple. Aumentar la plasticidad, ductilidad y tenacidad Conseguir una microestructura especifica

Proceso: Calentar a una determinada temperatura Mantener la temperatura un tiempo determinado Enfriar lentamente hasta temperatura ambiente

Tipos de recocido

Normalizado: Se realiza calentando el material entre 55 y 85ºC por encima del valor critico. Se le aplica a aceros deformados plásticamente por laminación, para suavizarlos.

Recocido total: Se aplica a aceros con bajo y medio contenido de carbono, que se han conformado por mecanizado o se han deformado mucho por deformación en frio.

Globulización: Se aplica en aceros medios y altos en carbono. El acero globulizado tiene la máxima blandura y ductilidad y es fácilmente mecanizable y deformable.

Revenido: Es el tratamiento que sigue al temple y consiste en calentar a temperaturas inferiores a A1 para conseguir que la estructura de la martensita sea mas estable. El proceso termina en un enfriamiento rápido

Tratamientos Termoquímicos

Mediante estos tratamientos se varia la composición química superficial del acero, adicionando otros elementos, con la finalidad de mejorar determinadas propiedades superficiales, como la dureza, resistencia al desgaste o la corrosión. Los mas importantes son:

Cementación y carbonitruración. Consiste en aumentar la cantidad de carbono en la capa superficial del acero, con lo que se consigue mejorar la resistencia al desgate y los golpes.

Nitruración. Es un tratamiento de endurecimiento superficial. Estos aceros son muy duros y resistentes a la corrosión. La nitruración se efectúa en hornos especiales exponiendo las piezas

a corrientes de amoniaco a temperaturas entre 500 y 525ºC.

La corrosión y sus efectos.

La corrosión se define como el paso de un metal en estado libre a estado combinado, que es consecuencia de la tendencia de los metales a volver a su estado natural por la acción destructora del oxigeno del aire y otros agentes.

La oxidación es un proceso electroquímico en el que los átomos metálicos pierden electrones, así un metal M, con valencia v, puede experimentar una reacción:

M Mv+ + ve-Como en el caso del hierro Fe Fe2+ + 2e-o en el del aluminio Al Al3+ + 3e-

Tipos de corrosión Corrosión uniforme: Un metal con un electrolito (aire húmedo). Caso de la herrumbre del acero.

Corrosión galvánica: Dos metales diferentes expuestos a un electrolito. El metal menos noble o más activo en el ambiente del electrolito es el que se corroe.

Corrosión por aireación diferencial: Sucede en un mismo metal en el que existen grietas en las que penetra la suciedad y la humedad y se da el caso de que hay zonas mas expuestas y otras menos y esto da lugar a corrosión.

Picaduras: Es una forma localizada de corrosión que penetra desde la superficie a l interior, parecido al anterior.

Corrosión intergranular: Sucede en los límite de grano de una segunda fase que puede que actúe como celda galvánica, el caso de acero con la ferrita y la cementita.

Corrosión selectiva: En realidad no es una corrosión. Se trata de que el material que se corroe sea preferentemente uno de los que forman parte de una aleación monofásica. Caso del Zn en el latón.

Corrosión por erosión: Consiste en eliminar la capa de óxido que se forma en los metales por alguna acción mecánica (desgaste por el pase de un fluido, en tuberías).

Corrosión por tensiones: Se produce normalmente en productos que se obtienen por deformación en frío, dando lugar a grietas por tensiones superficiales.

Protección contra la corrosión.

Diseño: Evitar esquinas grietas y hendiduras donde se puedan quedar líquidos.

Inhibidores: son elementos que reaccionan con el oxigeno y lo eliminan o bien atacan a la superficie que se desea preservar formando un recubrimiento protector. Las sales de cromo realizan esta misión

Protección contra la corrosión.

Recubrimientos protectores:

Metálicos, tratamientos superficiales.

Orgánicos, pinturas

Protección contra la corrosión. Protección anódica o pasivación: Se forma una película de óxido o de

hidróxido, adherente y permanente (como el caso del aluminio), evitando celdas galvánicas.

Protección catódica: Se trata de hacer que le material que va a ser protegido se convierta en cátodo en lugar de ser ánodo para no perder electrones y no degradarse. Esto se puede conseguir con: Ánodo de sacrificio Fuente de corriente

Selección del material.

Oxidación

Se conoce como la corrosión seca, se da con el aire. Se pueden dar diversos casos

Hasta la próxima