Tratamientos Térmicos en Metales No Ferrosos: Temple en Solución, Nitruración y Más

Temple en solución (Solution Heat Treatment)

Proceso fundamental para aleaciones no ferrosas endurecibles por precipitación (Al-Cu, Al-Mg-Si, Cu-Be, etc.). Consiste en:

1. Calentamiento a una temperatura específica, justo por debajo del sólidus (punto de fusión inicial), para disolver los elementos de aleación en solución sólida única.
2. Mantenimiento (soaking) hasta homogeneizar la temperatura y completar la disolución.
3. Enfriamiento rápido (temple/quenching) —agua, aceite o polímero— para "congelar" la solución sólida sobresaturada a temperatura ambiente, impidiendo la precipitación grosera.

Tras el temple, la aleación está en estado blando y dúctil (condición T4 en aluminios). Para alcanzar la máxima resistencia se requiere envejecimiento (precipitation hardening).

Envejecimiento / Endurecimiento por precipitación (Precipitation Hardening / Aging)

Los elementos de aleación atrapados en solución sobresaturada difunden y precipitan como finas partículas intermetálicas coherentes con la matriz, obstaculizando el movimiento de dislocaciones y aumentando drásticamente la resistencia a la fluencia y tracción.

• Envejecimiento natural (Natural aging): A temperatura ambiente durante días (ej. 2024-T4 → T4 en ~4-5 días, 90% en 24h).
• Envejecimiento artificial (Artificial aging / Peak aging): Calentamiento a temperatura intermedia (120-190°C para Al, 300-450°C para Cu-Be) durante horas. Máxima resistencia (condición T6).
• Sobre-envejecimiento (Overaging): Tiempo/temperatura excesivos → partículas gruesas, pérdida de resistencia, ganancia de tenacidad y estabilidad dimensional (condición T7).

Recocido (Annealing)

Ablandamiento de metales endurecidos por trabajo en frío (deformación plástica a temperatura ambiente). Proceso:

1. Calentamiento a temperatura de recristalización (variable según aleación).
2. Mantenimiento para nucleación y crecimiento de granos nuevos, libres de dislocaciones.
3. Enfriamiento lento (horno apagado, arena, ceniza) para permitir precipitación completa y microestructura equilibrada, blanda y dúctil.

Nota: En no ferrosos, el enfriamiento rápido desde el recocido puede producir estructuras más blandas que el enfriamiento lento (contrario a aceros).

Conceptos clave

• Temple (Quenching): Enfriamiento rápido (agua, aceite, aire forzado, polímero) para retener estructura de alta temperatura o formar martensita (en aceros).
• Nitruración (Nitriding): Difusión de nitrógeno en la superficie (gas NH₃ a 500-550°C) formando capa dura de nitruros (ε-Fe₂₋₃N, γ'-Fe₄N). Dureza superficial extrema, sin temple posterior, mínima distorsión. Usado en aceros aleados (Cr, Mo, Al, V) y algunos aceros inoxidables.
• Descarbonatación (Decarburization): Pérdida de carbono superficial por reacción con atmósfera oxidante a alta temperatura. Capa blanda, perjudicial en piezas que requieren dureza superficial. Se previene con atmósferas controladas o recubrimientos.
• Trabajo en frío (Cold Working): Deformación plástica a T° ambiente. Aumenta dureza y resistencia (endurecimiento por deformación), reduce ductilidad, cambia dimensiones y anisotropía. No es tratamiento térmico, pero interactúa con ellos.