¿Cuáles son los cuatro tipos de procesos de tratamiento térmico?
La transformación del acero suele requerir un tratamiento térmico que incluye el recocido, la normalización, el temple y el revenido. Sin embargo, los materiales de metal duro no suelen requerir tratamiento térmico y puede que sólo necesiten tratamientos para aliviar tensiones. ¿Qué es el tratamiento [...]
La transformación del acero suele requerir un tratamiento térmico que incluye el recocido, la normalización, el temple y el revenido. Sin embargo, los materiales de metal duro no suelen requerir tratamiento térmico y puede que solo necesiten tratamientos de alivio de tensiones.
¿Qué es el tratamiento térmico y para qué sirve?
El tratamiento térmico es un proceso de calentamiento, mantenimiento a una temperatura específica y enfriamiento de metales sólidos o aleaciones de forma controlada para obtener la estructura y las propiedades deseadas. Las principales finalidades del tratamiento térmico son las siguientes:
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- Para aumentar la dureza, la resistencia y la tenacidad.
- Para mejorar la resistencia al desgaste y a la corrosión de la superficie.
- Para mejorar la procesabilidad durante el mecanizado.
- Para eliminar las tensiones internas generadas durante el procesamiento.
Tabla comparativa de procesos de tratamiento térmico: Recocido, Normalizado, Temple, Revenido
| Comparación | Recocido | Normalización | Enfriamiento | Templado |
|---|---|---|---|---|
| Método de tratamiento térmico | Calentar por encima de la temperatura de transformación de fase, mantener, luego enfriar lentamente con el horno | Calentar por encima de la temperatura de transformación de fase, mantener, luego enfriar naturalmente al aire | Calentar por encima de la temperatura de transformación de fase, mantener, luego enfriar rápidamente en agua, aceite u otro medio. | Recalentar el acero templado por debajo de la temperatura de transformación de fase, mantenerlo y enfriarlo lentamente (enfriar al aire o en el horno). |
| Tipos de material a procesar | Acero al carbono bajo/medio, acero aleado; piezas fundidas, forjadas, soldadas; piezas que requieren una mecanizabilidad mejorada o alivio de tensiones. | Acero al carbono medio/alto, acero aleado; piezas forjadas, fundidas, soldadas; piezas de forma simple que requieren resistencia y tenacidad medias. | Acero al carbono medio/alto, acero estructural aleado, acero para herramientas; herramientas de corte, matrices, ejes, engranajes que requieren gran resistencia y dureza. | Piezas de acero templado; piezas que requieren un ajuste de la dureza y un alivio de la tensión de temple (herramientas, cojinetes, componentes mecánicos). |
| Comparación de temperaturas | Amplia gama de temperaturas (Ac1~Ac3 arriba), temperatura global moderada-baja (por ejemplo, acero al carbono ~700-900°C) | Temperatura ligeramente superior al recocido (Ac3/Accm arriba), temperatura global moderada (por ejemplo, acero al carbono ~850-950°C) | Temperatura próxima a la normalización (Ac3/Ac1 arriba), temperatura global moderada-alta (por ejemplo, acero al carbono ~800-950°C) | Temperatura más baja (por debajo de Ac1, por ejemplo, acero al carbono ~150-650°C); se clasifica en templado a baja, media y alta temperatura en función de su finalidad. |
| Escenarios de aplicación | 1. Post-procesamiento de piezas fundidas/forjadas/soldaduras, eliminar el estrés de procesamiento. 2. Mejora la plasticidad del material para facilitar el mecanizado 3. Refinar la estructura del grano para el tratamiento térmico posterior |
1. Piezas mecánicas que requieren resistencia y tenacidad equilibradas (engranajes, ejes) 2. Sustituir el recocido para simplificar el proceso con un ciclo de producción más corto. 3. Mejorar la maquinabilidad del acero con bajo contenido en carbono |
1. Piezas que requieren gran dureza y resistencia al desgaste (herramientas de corte, matrices, bolas de rodamiento). 2. Componentes críticos que soportan cargas de impacto en estructuras mecánicas |
1. Tratamiento posterior de todas las piezas de acero templado 2. Herramientas de corte, calibres: temple a baja temperatura 3. Muelles: templado a media temperatura 4. Ejes, bielas y otras piezas estructurales: temple + revenido a alta temperatura. |
| Propósito | 1. Reduce la dureza, ablanda el material para facilitar el mecanizado. 2. Eliminar la tensión interna 3. Organización y composición uniformes 4. Refinar la estructura del grano para el tratamiento térmico posterior |
1. Afinar la estructura del grano, mejorar la uniformidad organizativa 2. Aumentar la resistencia y tenacidad del material (superior al recocido) 3. Eliminar la cementita de red en el acero hipereutectoide 4. Simplificar el proceso, acortar el ciclo de producción |
1. Aumentan significativamente la dureza y la resistencia 2. Obtener una alta resistencia al desgaste 3. Obtener una estructura martensítica |
1. Elimina la tensión de enfriamiento, reduce la fragilidad, mejora la estabilidad de la pieza. 2. Ajustar las propiedades mecánicas como dureza, resistencia, tenacidad 3. Estabilizar las dimensiones de la pieza, evitar la deformación |
| Análisis coste-beneficio | Ventajas: Proceso sencillo, pocos requisitos de equipamiento (horno de resistencia ordinario), bajo coste. Desventajas: Enfriamiento lento, ciclo de producción largo, baja eficiencia |
Ventajas: Método de enfriamiento sencillo (enfriamiento por aire), no se necesita equipo de enfriamiento especial, mayor eficacia que el recocido, coste moderado. Desventajas: Algunas limitaciones en la forma de la pieza (piezas complejas propensas a la deformación con refrigeración por aire). |
- Costes de equipos y medios: Requiere medio de temple (agua, aceite, etc.) y equipo relacionado. - Riesgo de desguace: Alto riesgo de deformación y agrietamiento, se requiere un control estricto, puede aumentar el coste de corrección o desguace. - Alto valor añadido: Paso clave para conseguir materiales de alto rendimiento |
- Coste necesario: Paso esencial tras el enfriamiento, no puede omitirse. - Control preciso: El control de la temperatura debe ser preciso para un rendimiento estable |
¿Qué es el enfriamiento rápido y qué normas deben seguirse durante el mismo?
El temple es un proceso de tratamiento térmico en el que un componente de acero se calienta a una temperatura superior al punto Ac3 o Ac, se mantiene a esa temperatura durante cierto tiempo y, a continuación, se enfría rápidamente para obtener estructuras martensíticas y/o bainíticas, mejorando así la resistencia y la dureza del componente de acero. Durante el temple deben seguirse las siguientes reglas:
Horno industrial
- Debe mantenerse la temperatura de enfriamiento. Si no se alcanza la temperatura, el componente debe calentarse más y mantenerse durante cierto tiempo antes de introducirlo en el medio de enfriamiento adecuado.
- Es preferible enfriar a temperaturas más bajas, ya que esto conduce a una mayor dureza y tenacidad, siempre que se alcance la dureza deseada.
- Los componentes de acero al carbono más grandes se templan en agua, mientras que los más pequeños se templan en aceite. Cuando la temperatura está entre 550-600°C, se utiliza el temple en agua, y cuando la temperatura está entre 200-300°C, se emplea el temple en aceite.
- Piezas de carburo de wolframio se enfrían en agua, mientras que las herramientas finas y delicadas se enfrían en aceite.
- Los componentes de acero largos y delgados, como las hojas de sierra, deben fijarse preferiblemente en una placa de hierro durante el enfriamiento para minimizar la deformación.
¿Qué es el revenido? Cuáles son los distintos tipos de templado y para qué sirven?
Calentamiento en horno de carburo de tungsteno para aliviar tensiones
¿Qué es el revenido? Cuáles son los distintos tipos de templado y para qué sirven?
Aunque el temple puede aumentar la dureza y la resistencia de los componentes de acero, también introduce tensiones internas que pueden hacer que el acero se vuelva quebradizo. Por lo tanto, después del temple es necesario el revenido. El revenido consiste en recalentar el componente de acero templado a una temperatura inferior al punto Ac, mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y, a continuación, enfriarlo a temperatura ambiente. Este proceso de tratamiento térmico tiene por objeto aliviar las tensiones internas y mejorar la tenacidad. El revenido se clasifica generalmente en los tres tipos siguientes en función de la temperatura de calentamiento:
- Temple a baja temperatura: La temperatura de calentamiento oscila entre 150 y 250°C. El objetivo es aliviar parcialmente las tensiones internas y aumentar la tenacidad del componente de acero.
- Temple a media temperatura: La temperatura de calentamiento oscila entre 350 y 450°C. El objetivo es aliviar aún más las tensiones internas y mejorar la tenacidad del componente de acero.
- Temple a alta temperatura: La temperatura de calentamiento oscila entre 500 y 680°C. El objetivo es aliviar por completo las tensiones internas y dotar al componente de acero de gran dureza, tenacidad y resistencia al desgaste.
medición de la dureza
¿Qué es el recocido? ¿Para qué sirve?
El recocido es un proceso de tratamiento térmico en el que un metal o aleación se calienta a una temperatura adecuada, se mantiene a esa temperatura durante un tiempo determinado y, a continuación, se enfría lentamente (normalmente en un horno). La finalidad del recocido es reducir la dureza, mejorar la maquinabilidad, aumentar la ductilidad y mejorar las propiedades mecánicas. Además, el recocido puede eliminar las tensiones internas, las microestructuras desiguales y el engrosamiento de los granos en los componentes fundidos y forjados.
¿Qué es normalizar? ¿Cuál es su finalidad?
El normalizado es un proceso de tratamiento térmico en el que el acero o sus componentes se calientan por encima de la temperatura Ac3 y luego se enfrían en aire en calma. El normalizado difiere del recocido en cuanto a la velocidad de enfriamiento; el normalizado implica un enfriamiento más rápido y, a veces, la temperatura de calentamiento es superior a la del recocido. El objetivo del normalizado es refinar la estructura, aumentar la resistencia y la tenacidad de los componentes estructurales de acero de bajo y medio contenido en carbono, reducir las tensiones internas y mejorar la mecanizabilidad.
