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4.2.-Tratamiento trmico.

Se conoce como tratamiento trmico al conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento,

bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presin, etc., de

los metales o las aleaciones en estado slido, con el fin de mejorar sus propiedades mecnicas,

especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica eltratamiento trmico son, bsicamente, el acero y la fundicin, formados por hierro y carbono.

Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los cermicos.

Propiedades mecnicas

Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de

la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos trmicos modifican esa estructura cristalina sin

alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas concretas,

mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura

cristalina deseada.

Entre estas caractersticas estn:

Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionarcuando est en contacto de friccin con otro material.

Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras(resistencia al impacto).

Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso demecanizado por arranque de viruta.

Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide enunidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV), etc. DurezaVickers mediante el test del mismo nombre. Tambin puede ser definido como la

capacidad de un material de no ser rayado.

Mejora de las propiedades a travs del tratamiento trmico

Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros,

residen en la composicin qumica de la aleacin que los forma, y el tipo de tratamiento trmico a

los que se les somete. Los tratamientos trmicos modifican la estructura cristalina que forman a

los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos.

Tratamientos trmicos del acero

El tratamiento trmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar

las propiedades mecnicas para las cuales est creado. Este tipo de procesos consisten en el

calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus propiedades

fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamao

http://es.wikipedia.org/wiki/Metaleshttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_al_desgaste&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Maquinabilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_Vickershttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Maquinabilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tenacidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Resistencia_al_desgaste&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metales

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del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. La clave

de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en

los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y

enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.

Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento trmico

es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el del hierro-carbono. En este

tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase

(cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.

Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con

las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste

como a la tensin. Los principales tratamientos trmicos son:

Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calientael acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-

950 C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en

un medio como agua, aceite, etctera.

Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente losefectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido

consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las

tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o

resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura

mxima y velocidad de enfriamiento.

Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta la temperatura deaustenizacin (800-925 C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se

logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin facilita el

mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el

material, eliminando la acritud que produce el trabajo en fro y las tensiones internas.

Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia detensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como

tratamiento previo al temple y al revenido.

Tratamientos termoqumicos del acero

Los tratamientos termoqumicos son tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en

la estructura del acero, tambin se producen cambios en la composicin qumica de la capa

superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada. Estos

tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmsferas

especiales.

http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_Hierro-Carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Revenidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Recocidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Normalizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Composici%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Normalizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Recocidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Revenidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Durezahttp://es.wikipedia.org/wiki/Templado_del_acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_Hierro-Carbono

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Cementacin (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentandola concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o

atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento

logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por

medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena

tenacidad en el ncleo.

Nitruracin (N): al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo haceen mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza.

Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 C, dentro de

una corriente de gas amonaco, ms nitrgeno.

Cianuracin (C+N): endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero. Se utilizanbaos con cianuro, carbonato y cianato sdico. Se aplican temperaturas entre 760 y

950 C.

Carbonitruracin (C+N): al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en unacapa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amonaco (NH3)

y monxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C y

es necesario realizar un temple y un revenido posterior.

Sulfinizacin (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufre. El azufre seincorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565 C) en un bao de sales.

Endurecimiento del acero

El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera

uniforme a la temperatura correcta y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cmara

refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a

la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede

endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre

los 790 y 830 C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante.

Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de

grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca con agua, aceite o

aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frgil.

Tratamiento trmico y temples de las extrusiones de aluminio

El tratamiento trmico se utiliza a menudo para mejorar la resistencia y dureza del aluminio. Las

mquinas de estirado y destorcido con instalacin para tratamiento trmico permiten suministrar

el material altas prestaciones.

http://es.wikipedia.org/wiki/Cementaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitruraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cianuraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cianurohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonatohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cianato_s%C3%B3dico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonitruraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Etanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Propanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfinizaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Azufrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Azufrehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfinizaci%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADacohttp://es.wikipedia.org/wiki/Propanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Etanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonitruraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cianato_s%C3%B3dico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonatohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cianurohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cianuraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nitruraci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carbonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cementaci%C3%B3n