Tratamientos térmicos y termoquímicos

1. República Bolivariana de Venezuela
Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”
Sede San Cristóbal
Ingeniería Industrial
Procesos de Manufacturas
TRATAMIENTOS TERMICOS Y TERMOQUIMICOS
Carlos Prada
C.I. V- 18.257.696.
San Cristóbal, Septiembre de 2018

2. TRATAMIENTOS
TÉRMICOS Y
TERMOQUIMICOS

3. TRATAMIENTOS TÉRMICOS
• Los procedimientos en los tratamientos térmicos son muy numerosos
y variados según el fin que se pretende conseguir. La gran cantidad de
tratamientos térmicos, las distintas aleaciones y sus reacciones y las
diferentes exigencias técnicas requieren soluciones y conocimientos
profundos de la materia. El tratamiento térmico pretende endurecer
o ablandar, eliminar las consecuencias de un mecanizado, modificar la
estructura cristalina o modificar total o parcialmente las
características mecánicas del material.
Podemos distinguir dos razones principales para efectuar
tratamientos térmicos en los cuales se pretende conseguir un
endurecimiento (temple) o un ablandamiento (recocido).

4. TEMPLE
Consiste en calentar el acero a una temperatura determinada por encima de su punto de
transformación para lograr una estructura cristalina determinada (estructura austenítica),
seguido de un enfriamiento rápido con una velocidad superior a la crítica, que depende de la
composición del acero, para lograr una estructura austenítica, martensítica o bainítica, que
proporcionan a los aceros una dureza elevada.
Ejemplo:
Para conseguir un enfriamiento rápido se introduce el acero en agua, aceite, sales o bien se
efectúa el enfriamiento con aire o gases. La velocidad de enfriamiento depende de las
características de los aceros y de los resultados que se pretenden obtener.
En casos determinados se interrumpe el enfriamiento en campos de temperatura comprendidos
entre 180-500 ºC., alcanzándose de esta manera un temple con el mínimo de variación en las
dimensiones de las piezas, un mínimo riesgo de deformación y consiguiéndose durezas y
resistencias determinadas, de acuerdo con las estructuras cristalinas en lo que se refiere a
austenita, martensita o bainita.
Los procedimientos de temple descritos se refieren a un temple total del material, otros
tratamientos permiten una más amplia variación de las características añadiendo carbono o
nitrógeno a la superficie de las piezas.

6. RECOCIDO
El recocido pretende conseguir lo contrario que el temple, es decir un
ablandamiento del material que se consigue al poner en equilibrio la estructura
cristalina que se había deformado por el frío, por tratamientos térmicos o por la
mecanización de la pieza.
Recocido isotérmico
Otros recocidos se efectúan para modificar la repartición de los componentes de la
estructura cristalina (transformación de la perlita laminar), a éste recocido
denominado isotérmico el cual es muy frecuente en piezas estampadas para la
industria de automoción.
Aparte de los tratamientos indicados existe un gran número de otros muy
específicos como envejecimiento, boronizado, sulfinizado, des gasificado,
oxidación, re cristalización, reducción sinterizada, etc.

8. NORMALIZADO
El normalizado se efectúa antes del temple, ya que el resultado de éste depende
del estado inicial de la estructura de las mismas. También se realizan recocidos
para la eliminación de tensiones a temperaturas inferiores al punto de
transformación.
Muchas veces se efectúan recocidos en piezas que previamente fueron templadas
y revenidas. Para ello debe elegirse una temperatura que logre la disminución de
la dureza y la resistencia.
La temperatura baja exigida puede ser compensada por la duración del recocido.
La velocidad de enfriamiento después del recocido tiene una gran importancia, ya
que un enfriamiento rápido puede provocar nuevas tensiones y si es demasiado
lento existe el peligro de fragilidad.

10. REVENIDO
Normalmente, a continuación del temple se efectúa un tratamiento,
denominado revenido. Si un acero se templa correctamente, alcanza su
máxima dureza, que depende en primer lugar de su contenido en carbono,
pero el acero en este estado es muy frágil y en consecuencia debe ser
revenido a una temperatura entre 150 ºC y el punto de transformación del
mismo. Los revenidos efectuados entre 150-220 ºC influyen poco en la
dureza pero mejoran la resistencia, eliminando una parte de las tensiones
producidas durante el enfriamiento. Esta clase de revenido se utiliza sobre
todo en aceros para herramientas que requieren una gran dureza, en otros
casos se efectúan los revenidos entre los 450-600 ºC.

12. TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS
A través de estos tratamientos se pretende mejorar las superficiales de los
materiales, principalmente su dureza y su resistencia al desgaste y la
corrosión. Consisten en unas fases de calentamiento y enfriamiento de los
metales, completadas con la adición de nuevos elementos en la superficie
de las piezas de manera que se modifica la composición química del metal,
modificándose así sus propiedades en la superficie del material.
Para que un material sea adecuado a estos tratamientos es necesario que
tenga elevadas características de resistencia mecánica y una gran
tenacidad. Un acero puede poseer estas características si ha sido sometido
a un tratamiento de temple o si ha pasado por un proceso de revenido.
Con estos tratamientos termoquímicos obtenemos materiales con
propiedades diferentes en sus zonas superficiales y en sus zonas internas.
Así por ejemplo podremos obtener un engranaje que sea más duro en la
zona de los dientes y más tenaz en la zona interna.

13. CEMENTACION
Este procedimiento consiste en el calentamiento de las piezas a una
temperatura de aproximadamente 900 ºC en un medio en el que el carbono
penetre en la superficie del acero en función del tiempo. Se puede efectuar
este procedimiento con medios sólidos (carbón de madera con aditivos, baño
de sales con cianuros), o con medios gaseosos CO, H2, N2, CmHn. La
utilización de medios gaseosos es la más utilizada ya que permite un control de
la profundidad del tratamiento.
Después de la cementación se efectúa un enfriamiento rápido para alcanzar la
dureza superficial necesaria de forma que los aceros con bajo contenido en
carbono, alcancen una superficie dura con un núcleo dúctil que proporcione a
las piezas su máxima resistencia.

15. NITRURACION
La adición de nitrógeno a la superficie se denomina nitruración, dicho
procedimiento consiste en el enriquecimiento de la superficie manteniendo
el acero (de aleación especial con cromo, vanadio, aluminio), a una
temperatura de aproximadamente 550 ºC, sea en baño de sales o en una
atmósfera de amoniaco durante un tiempo determinado. Sin más
tratamientos se alcanza de ésta manera una dureza superficial
extremadamente alta con un mínimo de deformaciones, debido a la baja
temperatura del tratamiento.

17. CARBONITRURACION
La difusión de carbono y nitrógeno se denomina carbonitruración,
tratamiento térmico muy frecuente debido a sus numerosas ventajas. Dicho
tratamiento se realiza en las mismas condiciones que la cementación ya
sea en baño de sales de una composición determinada o en atmósfera
gaseosa con adición de nitrógeno por medio de la disociación de amoniaco.

19. Sulfinización (S+N+C)
Con este tratamiento se consigue incorporar a un metal o aleación metálica, como
el acero, una capa superficial de nitrógeno, carbono y sobre todo azufre,
mediante un baño de sales que ceden dichos elementos (C, N, y S) a una
temperatura cercana a 565ºC. Esto genera sulfuro de hierro (S2Fe) como inclusión
no metálica (impureza) y se aloja en los bordes de grano, lo que fragiliza al metal y
aporta dureza.
Este tratamiento aumenta considerablemente la resistencia al desgaste de los
metales al disminuir su coeficiente de rozamiento (μ), lo cual viene principalmente
causado por dos factores:
El aumento de la dureza
La amplitud de la capa sulfinizada que soporta el rozamiento, que actúa como un
metal antifricción.
Este proceso alarga la vida útil de de las herramientas hasta 5 veces más que si
no hubieran sido sulfinizadas