2. 1. Definiciones.
En un principio los únicos tratamientos que se utilizaban eran los
tratamientos térmicos y se definen como procesos de calentamiento y
enfriamientos a que pueden ser sometidos los metales y sus aleaciones para
modificar su estructura, sin modificar su composición.
Posteriormente se extiende esta denominación a otros procedimientos, como
la cementación, nitruración, etc. por medio de los cuales además de someterlos a
calentamiento y enfriamientos, se modifica también la composición química de la
capa más externa, recibiendo el nombre de tratamientos termoquímicos.
El objeto de los tratamientos térmicos era mejorar las propiedades mecánicas
de los metales obteniendo a veces mayor dureza y resistencia, y otras veces mayor
plasticidad para aumentar su facilidad de mecanización.
Existen otras operaciones que mejoran las propiedades mecánicas de los
metales, que pueden clasificarse con la denominación de tratamientos, pero que
por su naturaleza difieren mucho de los grupos anteriores. Se trata de los
tratamientos mecánicos, con los que se obtienen la mejora de los materiales por
deformación mecánica, con o sin ayuda del calor. Incluyéndose también en ésta
denominación los términos de metalización y cromado duro, que mejoran la
superficie de los metales sin variar su composición química másica,
denominándose tratamientos superficiales.
Con todo lo visto, se definen los tratamientos como procesos a que pueden
someterse los metales una vez elaborados, con el objeto de mejorar sus
propiedades mecánicas. Estos pueden ser mecánicos, térmicos y también pueden
consistir en la aportación de otro elemento a la superficie del metal.
Los tratamientos se pueden dividir en cinco grandes grupos:
1. Tratamientos Térmicos:
1.1. Recocido.
1.2. Temple.
1.3. Revenido.
1.4. Normalizado.
2. Termoquímicos:
2.1. Cementación.
2.2. Cianuración.
2.3. Nitruración.
2.4. Carbonitruración.
2.5. Sulfunización.
3. Tratamientos Mecánicos:
3.1. En caliente: Forja.
3.2. En Frío: Deformación profunda y deformación superficial.
4. Tratamientos termomecánicos: Ausforming.
5. Tratamientos superficiales.
5.1. Metalizado
5.2. Cromado duro.
5.3. Temple superficial.
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3. Aún quedan fuera de ésta clasificación algunos procesos utilizados para
prevenir la oxidación y corrosión de los metales y sus aleaciones, lo que constituye
una mejoría de sus propiedades químicas.
2. Tratamientos térmicos.
Estos son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales,
mediante los cuales se logran principalmente cambios de la estructura cristalina,
tanto estructura micrográfica como de constitución, permaneciendo la composición
química inalterada. Los fundamentales son tres: Recocido, temple y revenido.
2.1. Recocido.
Consiste en un calentamiento a temperaturas adecuadas y una duración
determinada, seguido de un enfriamiento lento hasta temperatura ambiente. Su
objetivo es destruir estados anormales de los metales y sus aleaciones, por lo que
debido a que las irregularidades estructurales y constitucionales endurecen el
material, al destruirlas con el recocido se ablanda los metales y sus aleaciones.
Se practican cuatro tipos de recocido principalmente:
Recocido de homogeneización: Tiene por objeto destruir heterogeneidades
químicas de la masa de un metal o aleación, producida por una solidificación
defectuosa. Se realiza a temperaturas elevadas cercana a la temperatura de
solidificación del metal y se aplica principalmente a aleaciones no férreas
propensas a segregaciones.
Recocido de regeneración: Tiene por objeto destruir la dureza anormal del
material producida por enfriamientos rápidos voluntarios (temple) o involuntarios.
Se realiza también a temperaturas elevadas, aunque menores que en el caso
anterior, y se aplica exclusivamente a las aleaciones templables, es decir, a las que
se endurecen por enfriamientos rápidos.
Recocido de estabilización: Tiene por objeto destruir las tensiones internas
producidas en la masa del metal por su mecanización o moldeos complicados. Se
realiza a temperaturas comprendidas entre 100 y 200ºC, manteniendo esta
temperatura un periodo de tiempo prolongado que supera normalmente las 100
horas. Se aplica a toda clase de metales y sus aleaciones. Este es en realidad un
envejecimiento artificial, pues con él se consigue acelerar las deformaciones que
se producirían en el transcurso del tiempo de forma espontánea, evitando de ésta
forma las variaciones de cotas de las piezas una vez terminadas.
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4. 2.2. Temple.
Consiste en el calentamiento de algunas aleaciones seguido de un
enfriamiento rápido para impedir la transformación normal del constituyente
obtenido en el calentamiento.
Existen dos clases de temple: El temple estructural o martensítico y el temple
de precipitación.
Temple estructural o martensítico: Se aplica frecuentemente a los aceros y
consiste en un calentamiento hasta la zona austenítica, seguido de un enfriamiento
rápido, para obtener martensita, que es una solución sólida sobresaturada en
carbono de hierro alfa tetragonal.
La martensita es una fase que se origina en la transformación sin difusión y
tiene lugar casi instantáneamente. Esta transformación se da en otras aleaciones
no férreas, siendo su principal característica la transformación sin difusión. El
objeto del temple es aumentar la dureza y la resistencia mecánica.
Temple de precipitación: Se aplica principalmente a algunas aleaciones de Al,
Mg y Cu. Estas se denominan así porque el endurecimiento se produce por la
precipitación de un compuesto químico o solución sólida.
Mientras que en el temple anterior el endurecimiento era instantáneo, en el
temple de precipitación la aleación va endureciéndose después del enfriamiento de
forma progresiva. Muchas veces, es necesario acelerar el endurecimiento por
calentamiento. Este comportamiento distinto se debe a que el constituyente
obtenido al final del enfriamiento es el mismo que se había obtenido en el
calentamiento, ya que no se ha tenido tiempo para que se realice la transformación
debido a una velocidad de enfriamiento Alta. Es después del enfriamiento cuando
la aleación se va endureciendo por la precipitación progresiva del compuesto.
La causa del endurecimiento por temple de precipitación estriba en que las
partículas finas de precipitado constituyen obstáculos que se oponen al movimiento
de dislocaciones.
2.3. Revenido.
Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto
exclusivamente a las aleaciones templadas. Existen dos clases: Revenido normal y
Revenido de endurecimiento.
2.3.1. Revenido normal: o simplemente revenido, es el que se aplica a las
aleaciones tratadas por temple martensítico, con el fin de mejorar la tenacidad de
las piezas templadas, a costa de disminuir su dureza.
La temperatura es inferior a la de temple, y cuando más se aproxima a ésta y
mayor es la permanencia de tiempo a dicha temperatura mayor es la disminución
de la dureza y la resistencia y mejor la tenacidad. La velocidad de enfriamiento no
tiene influencia en el resultado final.
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5. Revenido de endurecimiento o maduración artificial: Se aplica a las aleaciones
que han sido tratadas por temple de precipitación. Su objeto es acelerar la
precipitación del compuesto químico que endurece el material, por lo que produce
un efecto contrario al revenido normal, ya que en lugar de ablandar el material lo
endurece. Las temperaturas de maduración artificial dependen de las aleaciones
de que se trata, al igual que la permanencia a dicha temperatura. La velocidad de
enfriamiento tampoco tiene influencia.
Estos son los tratamientos térmicos fundamentales, aunque después existen
otras variedades que se diferencian en la temperatura y velocidad de enfriamiento.
2.4. Normalizado.
Tratamiento térmico similar al recocido del que sólo se diferencia en la
velocidad de enfriamiento, que en este caso es más elevada.
Factores que intervienen en el tratamiento del normalizado:
Velocidad de enfriamiento
Temperatura y tiempo de calentamiento.
Sólo se utilizan en aceros no aleados
3. Tratamientos termoquímicos.
Son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales, con la
aportación de otros elementos a las superficies de las piezas. Actualmente se
emplean la cementación, cianuración, nitruración, carbonitruración y la
sulfinuzación.
3.1. Cementación.
Consiste en agregar carbono a la superficie del acero, a una temperatura
determinada. Se aplica a piezas de bajo contenido en carbono, obteniéndose
después del temple gran dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo.
3.2. Nitruración.
Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorción de
nitrógeno, a una temperatura determinada. Este proporciona una gran dureza
superficial y una gran resistencia a la corrosión sin que se produzcan grandes
deformaciones. Se utiliza no sólo para endurecer superficialmente las piezas de
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6. maquinarias como cigüeñales, sino también herramientas, como brocas, cuyo
rendimiento mejora notablemente.
3.3. Cianuración.
Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el
endurecimiento superficial se consigue por una acción combinada del carbono y el
nitrógeno a una temperatura determinada.
La cianuración no sólo se utiliza para endurecer superficialmente a aceros de
bajo contenido en carbono, sino aceros de aleación media cuyo núcleo interesa que
quede con buena resistencia.
3.4. Carbonitruración.
Se consigue al igual que en el caso anterior un endurecimiento superficial del
acero por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno, estribando la única
diferencia es que mientras en el caso anterior se realizaba con cementantes
líquidos en un baño de cianuro sódico, en este caso se hace por medio de gases,
con lo que también se puede denominar cianuración gaseosa.
3.5. Sulfinuzación.
Se consigue con él, incorporar a la capa superficial de los metales y los
aceros, carbono, nitrógeno y sobre todo azufre, mediante su inmersión en un baño
especial y a una temperatura determinada.
4. Tratamientos mecánicos.
4.1. En caliente.
Los tratamientos mecánicos en caliente se denominan forja, y consiste en
deformar el metal, una vez calentado a temperaturas elevadas, golpeándolo por
encima de la recristalización.
Con ello se mejora la microestructura, ya que afina el grano y la
macroestructura, pues suelda sopladuras y cavidades en el metal.
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7. 4.2. En frio.
Los tratamientos mecánicos en frío consisten en deformar el metal a
temperaturas inferiores a la de recristalización, bien sea golpeándolo, por trefilado,
laminación u otros procedimientos. Esto provoca un aumento de la acritud del
material, es decir, un aumento de la dureza, la resistencia mecánica y disminución
de la plasticidad.
5. Tratamientos termomecánicos.
Son combinaciones de los tratamientos térmicos, con las deformaciones
mecánicas del material en alguna fase del proceso. El más empleado es el
Ausforming, que se basa en la deformación de la austenita antes de la
transformación en martensita.
6. Tratamientos superficiales.
Aquí se incluyen los procedimientos de mejora superficial de materiales más
empleados. Dos de estos tratamientos es la metalización y el cromado duro.
6.1. Metalización.
Consiste en proyectar un metal fundido o en estado plástico pulverizado sobre
la superficie de otro, con lo que se consigue dar a la superficie de un metal las
características del otro, si es que son superiores en algún concepto; como mejor
resistencia al desgaste, corrosión,etc.
6.2. Cromado duro.
Es un proceso electrolítico que con arreglo a una técnica especial confiere a la
capa del cromo depositado propiedades muy superiores a la obtenida por el
cromado corriente decorativo. Con él se consigue disminuir el coeficiente de
rozamiento de la superficie de los metales y aumentar la resistencia al desgaste.
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8. 6.3. Temple superficial.
Se consigue provocando un calentamiento muy rápido, de forma que solo una capa
muy delgada de la superficie consiga una temperatura adecuada, seguida de un
enfriamiento rápido.
Para la fase de calentamiento puede utilizarse:
Una llama.
Corrientes de inducción.
El material que se obtiene es tenaz, resiliente y resistente al
desgaste.
Se aplica a engranajes, válvulas, coronas,etc.
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