Tratamiento térmico de metales:descripción general de los procesos y beneficios

Hace años, los herreros usaban calor para dar forma a metales para piezas de carretas, herraduras y más. Una vez que se le dio la forma deseada, el metal se enfrió rápidamente. Esto generalmente hizo que el metal fuera mucho más duro y menos quebradizo. Este es un proceso básico llamado tratamiento térmico de metales. Los procesos modernos de mecanizado y metalurgia ahora son más precisos y sofisticados.

Muchas técnicas diferentes ayudan a dar forma a los metales para diversos fines. Los procesos de tratamiento térmico alteran la forma en que los metales reaccionan al mecanizado de precisión. El tratamiento térmico puede cambiar varias propiedades de los metales. Dichas propiedades incluyen dureza, resistencia, formabilidad, elasticidad, maquinabilidad y más.

Hay varios métodos de tratamiento térmico en la actualidad. Los metalúrgicos trabajan continuamente para mejorar la rentabilidad y los resultados de los métodos. Cuando se siguen correctamente, los métodos pueden brindarle metales con notables propiedades químicas y físicas. Aquí, veremos más de cerca los tipos de tratamiento térmico de acero y metales y sus propósitos.

Qué es el tratamiento térmico ?

Generalmente, el tratamiento térmico del acero implica el calentamiento y enfriamiento del material. El metal o aleación se calienta a una temperatura específica. Luego, se produce el enfriamiento para endurecer el material calentado. El proceso tiene como objetivo cambiar la microestructura del metal. Además, ayuda a resaltar las características mecánicas, químicas y físicas deseadas.

La alteración de estas propiedades beneficia la vida útil del componente involucrado. Por ejemplo, puede haber mayor ductilidad, resistencia, dureza superficial o resistencia a la temperatura. El tratamiento térmico es uno de los aspectos esenciales del proceso de fabricación de metales. Esto se debe a que ayuda a mejorar una pieza de metal para resistir mejor el desgaste.

La definición general de tratamiento térmico puede ser el calentamiento y enfriamiento de metales. Sin embargo, el proceso de tratamiento térmico está más controlado. Mientras se llevan a cabo los procesos de calentamiento y enfriamiento, la forma del metal en funcionamiento permanece intacta.

Durante este proceso, las propiedades estructurales y físicas del material cambian para servir al propósito deseado. También podría ser para otros trabajos en metal. El tratamiento térmico del acero o los metales juega un papel importante en varias etapas de fabricación.

¿Cómo funciona Tratamiento Térmico de Metales ¿Trabajar?

Aunque hay muchos tipos de tratamiento térmico, siguen procesos similares. El primer paso consiste en calentar el metal o la aleación a la temperatura requerida. A veces, la temperatura sube a 2400°F. Se mantiene a la temperatura durante un período de tiempo específico antes de enfriarse.

Mientras el metal está caliente, la microestructura cambia. Esta es la estructura física del metal. El cambio en la estructura finalmente resulta en un cambio en las propiedades físicas del metal. El "tiempo de remojo" es la cantidad de tiempo que se usa para calentar el metal.

El tiempo de remojo es un factor importante durante el proceso de tratamiento térmico. Un metal empapado durante un período más prolongado tendrá más cambios en la microestructura que un metal empapado durante un período más corto. El enfriamiento del metal también juega un papel crucial en el resultado final.

El proceso de enfriamiento puede ser rápido:enfriamiento rápido. En otros casos, el enfriamiento puede hacerse lentamente en un horno. El mejor tipo de enfriamiento depende del resultado final esperado del proceso. Por ello, es importante tener en cuenta estos factores antes de iniciar el tratamiento térmico del acero y los metales.

Otro factor también determina qué propiedades del metal cambian. Este es el tiempo específico para el tratamiento térmico durante un proceso de fabricación. Algunos metales pueden incluso requerir calentamiento varias veces durante la fabricación. Por lo tanto, es importante comprender las mejores formas de realizar las operaciones correctamente.

Beneficios de Tratamiento Térmico de Metales

Sin el tratamiento térmico de los metales, puede que no haya nada como las piezas metálicas para dispositivos y equipos. Incluso si existieran, no funcionarían de la manera correcta. Por ejemplo, las piezas de metales no ferrosos serían demasiado débiles para varias aplicaciones.

El fortalecimiento del metal y las aleaciones, como el acero y el aluminio, se produce mediante tratamiento térmico. Las aplicaciones de muchos de estos metales son en aviones, automóviles, computadoras y otros. Estos productos se basan en metales con una mayor resistencia. Esto es para garantizar una seguridad adecuada y un rendimiento mejorado.

La principal propiedad mecánica que cambió después del tratamiento térmico es la resistencia al corte. Otros incluyen resistencia a la tracción y tenacidad. Los metales termotratados suelen ser más fuertes, lo que garantiza la durabilidad. Por lo tanto, no habrá necesidad de reemplazar costosas piezas de metal de vez en cuando.

El uso eficaz de piezas metálicas tratadas térmicamente garantiza el funcionamiento eficaz y rentable de las máquinas. Además, el producto será mucho más eficiente, incluso para las aplicaciones más exigentes. Además, puede existir la necesidad de metales extremadamente duros para algunas aplicaciones. Las aplicaciones pueden ser aquellas que requieran bordes muy definidos.

El tratamiento térmico de los metales es una de las mejores formas de obtener el rendimiento deseado. También ayuda a desarrollar superficies duras con materiales base dúctiles. Aparte de los beneficios de la aplicación, el tratamiento térmico también es beneficioso para los fabricantes.

Un proceso de tratamiento térmico adecuado ayuda a aliviar las tensiones internas. En consecuencia, esto hace que el metal sea más fácil de soldar o mecanizar. Los procesos como el conformado en caliente pueden generar tensiones en los materiales de acero con el tiempo. Por lo tanto, estos materiales se benefician mucho de los tratamientos térmicos. En pocas palabras, los beneficios del tratamiento térmico de metales incluyen:

• Aumenta la resistencia, haciendo que el material sea dúctil o más flexible.
• Introduce propiedades resistentes al desgaste al metal.
• Alivia las tensiones, lo que hace que la pieza sea más fácil de mecanizar o soldar.
• Mejora la fragilidad.
• Puede mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas de un metal.

Tipos de tratamiento térmico y sus propósitos en el mecanizado

Como se mencionó anteriormente, cada proceso de tratamiento térmico implica calentamiento y enfriamiento. En esta sección, discutiremos los cuatro tipos principales de tratamiento térmico. También comprenderá sus propósitos únicos en el mecanizado.

Endurecimiento

El endurecimiento implica el calentamiento del material metálico a una temperatura específica. Esta temperatura es el punto en el que los elementos presentes en el metal se disuelven. La estructura de red cristalina del metal puede tener defectos que presenten una fuente de plasticidad. El tratamiento térmico ayuda a corregir estos defectos.

Lo hace al llevar el metal a la solución de partículas finas. Esto funciona para fortalecer el material metálico. Una vez que ha habido un calentamiento completo del metal a la temperatura requerida, se apaga lo más rápido posible. El enfriamiento ayuda al metal a atrapar partículas en la solución. En algunos casos, los técnicos pueden agregar impurezas a la aleación para aumentar aún más la resistencia.

El propósito del endurecimiento es aumentar la resistencia del metal. Al mismo tiempo, hace que el metal sea más quebradizo y reduce la ductilidad. Por lo tanto, será de ayuda si templas el metal después del proceso de endurecimiento.

Templado

Este es otro proceso de tratamiento térmico que ayuda a aumentar la resiliencia del acero. Las aleaciones a base de hierro suelen ser duras pero a menudo demasiado frágiles para ciertas aplicaciones. El templado ayuda a alterar la dureza, la fragilidad y la ductilidad del metal. Esto es un intento de facilitar el proceso de mecanizado.

En este caso, el calentamiento se produce a una temperatura por debajo del punto crítico. Las temperaturas más bajas tienden a reducir la fragilidad y mantener la dureza. El templado ayuda a reducir la dureza causada por el endurecimiento. De esta manera, puede desarrollar nuevas propiedades físicas para su metal. Por lo tanto, el revenido a menudo debe seguir al endurecimiento durante el tratamiento térmico.

Recocido

Este proceso es adecuado para metales como acero, aluminio, cobre, plata o latón. El recocido implica calentar el metal a una temperatura específica. Luego, mantienes el metal a esa temperatura durante algún tiempo para su transformación. Luego, se produce el enfriamiento por aire.

El enfriamiento puede ocurrir lenta o rápidamente para plata, cobre y latón. Sin embargo, el enfriamiento del acero debe ser gradual para un recocido efectivo. El recocido hace lo contrario del endurecimiento. Disminuye la dureza del metal al mismo tiempo que aumenta su ductilidad. Por lo tanto, facilita el trabajo en el metal. También es una excelente manera de reparar un metal débil. Al mismo tiempo, ayuda a aliviar las tensiones internas de los metales.

Normalizar

La normalización es otra forma de recocido. En este caso, el material metálico se calienta hasta 200 °F, que es más alto que para el recocido. El técnico mantiene el metal a la temperatura crítica hasta que se produce la transformación. Este proceso de tratamiento térmico requiere enfriamiento por aire después del calentamiento.

Este proceso conduce a granos austeníticos más pequeños. El enfriamiento por aire ayuda a producir granos ferríticos más refinados. Funciona para eliminar cualquier forma de tensión interna de los metales. Las tensiones internas pueden provocar fallas en el metal. Por lo tanto, es crucial normalizar el metal. Entonces, el endurecimiento puede garantizar el éxito de los procesos de fabricación.

Conclusión

El tratamiento térmico de metales es una gran manera de mejorar las propiedades mecánicas de los metales. Aparte de lo físico, también puede mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas de un metal. Esto mejora aún más la compatibilidad de la pieza con otros materiales.

Como ha aprendido, varios procesos de tratamiento térmico pueden ayudar a mejorar sus productos. Sin embargo, necesita las mejores manos para trabajar en su proyecto y obtener los resultados deseados. RapidDirect es líder mundial en técnicas de tratamiento térmico. Contamos con instalaciones que procesan una amplia gama de operaciones de procesamiento térmico.

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Preguntas frecuentes: Tratamiento Térmico de Metales

¿El tratamiento térmico de los metales los fortalece?

Calentar a un rango de temperatura específico puede dar un metal más puro y más duro. El tratamiento térmico generalmente crea metales más fuertes. Sin embargo, también es posible que algunos tratamientos debiliten el metal.

¿Qué sucede durante el tratamiento térmico de los metales?

Un aumento en la temperatura del metal aumentará su área superficial, volumen y longitud. Por lo tanto, el tratamiento térmico expande el metal (expansión térmica). El grado de expansión dependerá del tipo de metal en uso.

¿A qué temperatura se debilita el acero?

Cada material de acero tiene su límite superior e inferior de tenacidad. La temperatura a la que cae la tenacidad de un acero se refiere a la "Temperatura de transición de dúctil a frágil". Por lo general, es de alrededor de 75 °C para el acero al 0,01 % de carbono. La temperatura difiere para varios tipos de materiales de acero.