Procesos de tratamiento térmico:tipos, métodos, procedimiento, aplicaciones (PDF)

En este artículo, aprenderá qué es el proceso de tratamiento térmico ? Sus métodos , tipos y el propósito , procedimiento , aplicación de tratamiento térmico. El tratamiento térmico es una operación esencial en el proceso de fabricación de piezas de máquinas y herramientas.

¿Qué es el tratamiento térmico?

Tratamiento térmico se define como una operación que involucra el calentamiento y enfriamiento de un metal o una aleación en estado sólido para obtener ciertas propiedades deseables sin cambiar la composición.

El proceso de tratamiento térmico se lleva a cabo para cambiar el tamaño del grano, modificar la estructura del material y aliviar las tensiones que se generan en el material después del trabajo en frío o en caliente.

• El tratamiento térmico se realiza para mejorar la maquinabilidad.
• Para mejorar las propiedades magnéticas y eléctricas.
• Para aumentar la resistencia al desgaste, el calor y la corrosión, y muchas más razones.

Tratamiento térmico consiste en calentar el metal cerca o por encima de su temperatura crítica, manteniéndola durante un tiempo determinado, enfriando finalmente el metal en algún medio que puede ser aire, agua, salmuera o sales fundidas. El proceso de tratamiento térmico incluye recocido, cementación, revenido, normalización y templado, nitruración, cianuración, etc.

Tipos de Procesos de Tratamiento Térmico

Los siguientes son los diferentes tipos de procesos de tratamiento térmico:

1. Recocido
2. Normalizando
3. endurecimiento
4. Templado
5. Nitruración
6. Cianuración
7. Endurecimiento por inducción
8. Endurecimiento a la llama

• ¿Qué es el proceso de fundición de metales? Una guía completa
• Lista de propiedades mecánicas de los materiales

Tipos de tratamiento térmico

1. Recocido

El recocido es uno de los procesos más importantes del tratamiento térmico. Es una de las operaciones más utilizadas en el tratamiento térmico del hierro y el acero y se define como proceso de ablandamiento.

Calentamiento de 30 a 50 °C por encima de la temperatura crítica superior y enfriamiento a un ritmo muy lento buscándolo en el horno. El objetivo principal del recocido es hacer que el acero sea más dúctil y maleable y eliminar las tensiones internas. Este proceso suaviza el acero para que pueda mecanizarse fácilmente.

1.1 Propósito del recocido

• Reblandece el acero y mejora su maquinabilidad.
• Para refinar el tamaño de grano y eliminar gases.
• Elimina las tensiones internas desarrolladas durante el proceso anterior.
• Para obtener la ductilidad, maleabilidad y tenacidad deseadas.
• Modifica las propiedades eléctricas y magnéticas.

1.2 Procedimiento de recocido

Dependiendo del contenido de carbono, el acero se calienta a una temperatura de aproximadamente 50° a 55°C por encima de su rango de temperatura crítica. Se mantiene a esta temperatura durante un período de tiempo definido según el tipo de horno y la naturaleza del trabajo. Luego, se permite que el acero se enfríe dentro del horno constantemente.

1.3 Aplicación del recocido

Se aplica a piezas fundidas y forjadas.

2. Normalizando

Normalización:el objetivo principal de la normalización es eliminar las tensiones internas desarrolladas después del proceso de trabajo en frío. En este, el acero se calienta entre 30 y 50 °C por encima de su temperatura crítica superior y se enfría en el aire.

Mejora las propiedades mecánicas y eléctricas, la maquinabilidad y la resistencia a la tracción. La normalización es el proceso de tratamiento térmico llevado a cabo para restaurar la estructura de la condición normal.

2.1 Propósito de la normalización

• Promover la uniformidad de la estructura.
• Para asegurar el refinamiento del grano.
• Provocar cambios deseables en las propiedades del acero.

2.2 Procedimiento de Normalización

El acero se calienta a una temperatura de aproximadamente 40° a 50°C por encima de su temperatura crítica superior. Se mantiene a esta temperatura durante un tiempo breve. Luego, el acero se deja enfriar en aire quieto a temperatura ambiente, lo que se conoce como enfriamiento rápido por aire.

2.3 Aplicación de la normalización

• Se aplica fundiciones y forjas para refinar la estructura del grano y aliviar las tensiones.
• Se aplica después del trabajo en frío, como laminado, estampado y martillado.

3. Endurecimiento

Endurecimiento:El objetivo principal del proceso de endurecimiento es hacer acero duro tenaz. En este proceso, el acero se calienta entre 30° y 40°C por encima de la temperatura crítica superior y luego se sigue enfriando a temperatura ambiente mediante enfriamiento en agua o aceite. Es el proceso opuesto al recocido.

3.1 Propósito del endurecimiento

• Al endurecerse, aumenta la dureza del acero.
• Resistirse al desgaste
• Permite que el acero corte otros metales

3.2 Procedimiento de endurecimiento

El acero se calienta por encima de su rango de temperatura crítico. Se mantiene a esa temperatura durante un período de tiempo definido. Luego, el acero se enfría rápidamente en un medio de enfriamiento rápido.

El medio de extinción se selecciona según el grado de dureza deseado. El aire, el agua, el agua, los aceites y las sales fundidas se utilizan como medios de extinción. Una sección delgada de tales hojas de cuchillo se enfría en el aire. El agua es un medio ampliamente utilizado pero da como resultado la formación de burbujas en la superficie del metal.

Por lo tanto, la solución de salmuera se utiliza para evitar esto. El aceite se utiliza cuando existe riesgo de distorsión en las grietas y es adecuado para aceros aleados. Las sales fundidas se utilizan para enfriar la sección delgada para obtener productos sin fisuras y resistentes a los impactos.

3.3 Aplicación de endurecimiento

Se aplica a cinceles, mazos, martillos de mano, punzones, machos de roscar, troqueles, fresas, cuchillas y engranajes.

4. Templado

Revenido:cuando el proceso de endurecimiento endurece una muestra de acero, se vuelve quebradiza y tiene una alta tensión residual. Es una operación utilizada para modificar las propiedades del acero templado por temple con el fin de aumentar su utilidad.

El revenido o estirado da como resultado una reducción de la fragilidad y la eliminación de las deformaciones internas causadas durante el endurecimiento. El acero debe templarse después del proceso de endurecimiento.

El templado se divide en tres categorías según la utilidad del acero requerido.

• Templado a baja temperatura.
• Revenido a temperatura media.
• Templado a alta temperatura.

4.1 Propósito del templado

• Para aliviar el estrés interno causado por el endurecimiento.
• Para reducir la fragilidad.
• Mejora la ductilidad, la resistencia y la tenacidad.
• Para aumentar la resistencia al desgaste.
• Para obtener las propiedades mecánicas deseadas.

4.2 Procedimiento de Templado

El acero después de ser templado en el proceso de endurecimiento se recalienta a una temperatura ligeramente superior al rango de temperatura en el que se va a utilizar, pero por debajo de la temperatura crítica inferior. La temperatura aquí varía de 100°C a 700°C.

El recalentamiento se realiza en un baño de aceite o plomo fundido o sal fundida. La muestra se mantiene en el baño durante un período de tiempo hasta que alcanza la temperatura de manera uniforme, el tiempo depende de la composición y la calidad deseada del acero. Ahora la muestra se retira del baño y se deja enfriar lentamente en aire quieto.

4.3 Aplicación de Templado

Se aplica a herramientas de corte, herramientas y engranajes, que se endurecen mediante el proceso de endurecimiento.

5. Nitruración

La nitruración es el proceso de endurecimiento superficial o superficial en el que se emplea gas nitrógeno para obtener una piel dura del metal. En este proceso, el acero se calienta en presencia de un ambiente amoniacal.

Debido a esto, se deposita un átomo de nitrógeno y endurece el material. Los objetos de endurecimiento por inducción y endurecimiento por llama se calientan con una llama de oxiacetileno.

5.1 Finalidad de la nitruración

• Para endurecer la superficie del acero a cierta profundidad.
• Aumenta la resistencia al desgaste y la fatiga.
• Para aumentar la resistencia a la corrosión.

5.2 Procedimiento de nitruración

Se realiza en el horno eléctrico donde se mantiene la temperatura que varía entre 450° y 510°C. La pieza está bien mecanizada y acabada y se coloca en un recipiente hermético provisto de tubos de salida y entrada a través de los cuales circula el gas amoníaco.

El recipiente con la pieza se coloca en el horno y se pasa a través de él gas amoníaco mientras se calienta el horno.

Durante el proceso de calentamiento, el gas nitrógeno se libera del amoníaco en forma de nitrógeno atómico, que reacciona con la superficie de la pieza y forma nitrato de hierro.

La profundidad de entrada depende del tiempo que se pasa a la temperatura de nitruración. La pieza se extrae y no requiere ningún enfriamiento ni tratamiento térmico adicional.

5.3 Aplicación de Nitruración

• Se aplica para endurecer la superficie de aceros de aleación de medio carbono.

6. Cianización

Cianuración:En este proceso, el acero se calienta en presencia de un ambiente de cianuro de sodio. Debido a esto, los átomos de carbono y nitrógeno se depositan en la superficie del acero y lo endurecen.

6.1 Finalidad de la cianuración

• Este método es eficaz para aumentar el límite de fatiga de piezas de tamaño mediano y pequeño, como engranajes, ejes, muñequeras, etc.
• Para aumentar la dureza de la superficie.
• aumentar la resistencia al desgaste.
• Para dar una apariencia limpia, brillante y agradable a la superficie endurecida.

6.2 Productos para la cianuración

Las piezas a tratar se sumergen en un baño de sal de cianuro fundido mantenido a una temperatura de 950°C. Las sales fundidas utilizadas son cloruro de sodio, carbonato de sodio, cianuro de sodio y carbonato de sodio.

El artículo sumergido se deja en la sal de cianuro fundida a una temperatura de 950°C durante unos 15 a 20 minutos. La descomposición del cianuro de sodio produce nitrógeno y carbono a partir del monóxido de carbono, que se difunde en la superficie y endurece la superficie. A continuación, la pieza se saca del baño y se templa en agua o aceite.

6.3 Aplicación de cianuración

• Se aplica a artículos pequeños como engranajes, bujes, tornillos, pasadores y herramientas manuales pequeñas, que requieren una superficie delgada y resistente al desgaste.

7. Carburación

Carburación:en este proceso, el acero se calienta en presencia de un entorno de carbono. Debido a esto, los átomos de carbono se depositan en la superficie del metal y la endurecen.

8. Endurecimiento superficial o endurecimiento superficial

El objetivo principal de este proceso es hacer que la única superficie externa de acero sea dura y el núcleo interno sea blando. Es el proceso de cementación, es decir, la saturación de la capa superficial de acero con carbono, o algún otro proceso mediante el cual se endurece y el núcleo permanece blando.

8.1 Propósito del endurecimiento superficial

• Para obtener una dureza y resistencia al desgaste de las piezas de la máquina.
• Por cementación, se obtiene un núcleo resistente.
• Para obtener un mayor límite de fatiga y altas propiedades mecánicas en el núcleo.

Propósito del tratamiento térmico del acero

Los siguientes son los propósitos del tratamiento térmico.

• Para mejorar las propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción, la dureza, la ductilidad, la resistencia a los golpes y la resistencia a la corrosión.
• Mejorar la maquinabilidad.
• Para aliviar las tensiones internas del metal inducidas durante el trabajo en frío o en caliente.
• Para cambiar o refinar el tamaño de grano.
• Mejora las propiedades magnéticas y eléctricas.
• Aumenta la resistencia al desgaste y la corrosión.
• Para aumentar la dureza de la superficie.

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Conclusión

Ahora, esperamos haber aclarado todas sus dudas sobre el Proceso de Tratamiento Térmico. Si aún tienes dudas sobre el Proceso de Tratamiento Térmico o métodos, tipos, aplicaciones puedes preguntar en los comentarios.

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