Tratamiento térmico

     El tratamiento térmico se refiere al conjunto de procesos de congelación y calentamiento de los metales o las combinaciones en estado sólido a temperaturas específicas, controlando la temperatura, tiempo de duración, rapidez y fuerza del proceso, con el objetivo de optimizar sus características mecánicas, básicamente la firmeza, dureza y la flexibilidad. El tratamiento térmico se emplea a los materiales de acero y la siderurgia constituidos por carbono y hierro.

     En el material el tratamiento térmico es uno de los procedimientos principales para que pueda adquirir las propiedades mecánicas para las cuales está formada. Esta clase de procesos permite calentar y enfriar un metal en su estado sólido para transformar sus propiedades físicas. Con un correcto tratamiento térmico se disminuye los trabajos internos, el volumen del grano, aumentar la firmeza o promover una superficie fuerte con un interior blando.

     La base de los tratamientos térmicos está en las reacciones que causan en el material, como en las aleaciones no resistentes como en los aceros y sucede mientras el proceso de enfriamiento y calentamiento de los trozos, con unas instrucciones y tiempos específicos.

Procesos de Tratamientos Térmicos

·         Temple: su propósito es elevar la firmeza y resistencia del acero. Para esto, se calienta a una temperatura muy alta y luego pasa al enfriamiento con rapidez dependiendo de la pieza, por agua o aceite.

·         Revenido: es exclusivamente aplicado a los aceros anteriormente templados, para reducir las consecuencias del temple, almacenado parte de la firmeza y elevar la tenacidad. El revenido alcanza minimizar la dureza y resistencia de los aceros previamente templados, se separan las tensiones formadas en el temple y se perfeccionar la tenacidad, dejando al acero con la resistencia y firmeza requerida. Se diferencia principalmente del temple por la temperatura extrema y la rapidez de enfriamiento.

·         Reconocido: se refiere primordialmente en un calentamiento hasta temperatura de austenización luego un enfriamiento gradual. Con este tratamiento térmico se alcanza elevar la flexibilidad y disminuir la firmeza.

·         Normalizado: su finalidad es establecer un material en estado normal, es decir, separar las tensiones internas y con una división equitativa de carbono. Se realiza como tratamiento anticipado al temple y revenido.

Como influye la velocidad de enfriamiento en la microestructura de los aceros

Tomando como referencia un acero hipoeutectoide, el efecto de aumentar la velocidad de enfriamiento, desde el dominio austenítico, se traduce en una disminución de la temperatura Ar3 (histéresis térmica asociada a los procesos de nucleación y crecimiento). La región de estabilidad de la austenita del diagrama hierro-carbono se modifica entonces al variar la velocidad de enfriamiento.

Se supone que la línea que marca la máxima solubilidad de carbono en la austenita mantiene su tendencia al descender la temperatura por debajo de la eutectoide, de tal modo que el punto eutectoide E se desplaza hacia contenidos inferiores de carbono (El' E2, ~).

La misma figura pone entonces de manifiesto que al aumentar la velocidad de enfriamiento, aumenta también la proporción de perlita del acero, aunque el contenido Capítulo2. Transformaciones en el diagrama hierro-carbono 16 en carbono de este constituyente será menor que el que aparecería en un enfriamiento infinitamente lento. Por otro lado, como la transformación ocurre a temperaturas tanto más bajas cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento, el tamaño de grano de la ferrita y la separación interlaminar de la perlita disminuirán y, en consecuencia, aumentarán tanto la dureza como la resistencia mecánica del acero.

Resulta entonces que en un enfriamiento continuo desde la región austenítica a una determinada velocidad, se requiere un cierto subenfriamiento para que la transformación se inicie (tanto más grande cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento). Por otro lado, los tratamientos térmicos comerciales de los aceros suelen consistir en enfriamientos continuos (no isotermos), por lo que sería más apropiado conocer la cinética de la transformación de la austenita en enfriamientos continuos: son las denominadas curvas CCT, que expresan el inicio y final de las transformaciones en enfriamientos realizados a diferentes velocidades de enfriamiento.

Como influye el contenido de carbono en las propiedades y microestructura de los aceros sometidos a procesos de temple.

Los aceros al carbono apenas tienen elementos de aleación y los pequeños contenidos de algunos elementos presentes en su composición química son consecuencia del proceso de fabricación utilizado en la fabricación del acero. Así, por ejemplo, se añade siempre manganeso en el curso de la fabricación del acero con el propósito de combinarse con el azufre e impedir la formación del FeS; por otro lado, tanto el manganeso como el silicio son elementos desoxidantes, que se adicionan en la última fase del proceso de elaboración del acero con el fin de eliminar la presencia de FeO.

Además, todos estos aceros tienen una baja templabilidad, por lo que normalmente no se utilizan en estado de temple y revenido, sino que se emplean directamente en estado bruto de forja o de laminación y, en algunas ocasiones, tras tratamientos de normalizado y/o recocido. Los aceros al carbono tienen microestructuras ferrito-perlíticas y sus propiedades mecánicas dependen principalmente de su contenido en carbono y, en menor medida, de su contenido en manganeso.

Destaque las diferencias principales de los Tratamientos Térmicos de Recocido, Normalizado y Temple, tomando en cuenta los siguientes aspectos:

a) Proceso          b) Microestructura          c) Propiedades Mecánicas

Tratamiento Térmico	Proceso	Microestructura	Prop. Mecánicas
Recocido	El recocido es un término genérico y puede clasificarse en función de la temperatura. Se lleva a cabo por varios motivos: Para suavizar el metal y facilitar el mecanizado. Para aliviar las tensiones internas inducidas por algún proceso anterior (a menudo para permitir el procesamiento adicional sin la producción de fracturas). Para corregir un estructura de grano grueso. Para aportar elementos de aleación en una solución.		El recocido a baja temperatura puede utilizarse para eliminar esfuerzos residuales producidos durante el trabajo en frío, sin afectar las propiedades mecánicas de la pieza terminada.
Normalizado	El normalizado es un tratamiento térmico que se emplea para dar al acero una estructura y características tecnológicas que se consideran el estado natural o final del material que fue sometido a trabajos de forja, laminación o tratamientos defectuosos. Se hace como preparación de la pieza para el temple.	Produce una microestructura uniforme de ferrita y perlita.	Es recomendable realizar el normalizado para homogeneizar toda la estructura y conseguir mejores propiedades mecánicas después del Temple.
Temple	El Temple es un tratamiento térmico que tiene por objetivo aumentar la dureza y resistencia mecánica del material, transformando toda la masa en Austenita con el calentamiento y después, por medio de un enfriamiento brusco (con aceites, agua o salmuera), se convierte en Martensita, que es el constituyente duro típico de los aceros templados.	Conserva una estructura de martensita templada o bainita.	Es recomendable realizar el normalizado para homogeneizar toda la estructura y conseguir mejores propiedades mecánicas después del Temple.