Procesos de tratamientos térmicos y termoquímicos en materiales.

1. Procesos de Manufactura
Tratamientos
Térmicos
Autor:
Dominguez P. Jesús S.
C.I.: 6844729
ProcManufS120181

2. Tratamiento térmico
Conjunto de operaciones de calentamiento y
enfriamiento, bajo condiciones controladas de
temperatura, tiempo de permanencia, velocidad,
presión, de los metales o las aleaciones en estado
sólido, con el fin de mejorar sus propiedades
mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la
elasticidad.
Se aplica tratamientos térmicos diversos a
los cerámicos, al acero y la fundición, estos últimos
formados por hierro y carbono.

3. Propiedades mecánicas
• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar
cuando está en contacto de fricción con otro material.
• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir
fisuras (resistencia al impacto).
• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de
mecanizado por arranque de viruta.
• Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en
unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV), etc.
• Dureza Vickers mediante la prueba del mismo nombre. También puede ser definido
como la capacidad de un material de no ser rayado.

4. Mejora de las propiedades
Las propiedades mecánicas de las aleaciones de
un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en
la composición química de la aleación que los forma y el
tipo de tratamiento térmico a los que se les somete.
Los tratamientos térmicos modifican la estructura
cristalina que forman a los aceros, sin variar la
composición química de los mismos.

5. Propiedades mecánicas del
acero
El acero es una aleación de hierro y carbono que
contiene otros elementos de aleación como el cromo, el
wolframio, el manganeso, el níquel, el vanadio, el cobalto,
el molibdeno, el cobre, el azufre y el fósforo, los cuales le
confieren propiedades mecánicas específicas para su
utilización en la industria metalmecánica.
A estos elementos químicos que forman parte
del acero se les llama componentes, y a las distintas
estructuras cristalinas o a la combinación de ellas,
constituyentes.

6. Tratamientos térmicos del aceroTemple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del
acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente
más elevada que la crítica superior Ac y se enfría luego más o
menos rápidamente en un medio como agua, aceite, etcétera.
Revenido: Se aplica a aceros previamente templados, para disminuir
ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y
aumentar la tenacidad. Se distingue básicamente del temple en
cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.
Los resortes y muelles de acero para múltiples aplicaciones, son
ejemplos característicos de la aplicación de estas dos técnicas
complementarias de tratamientos térmicos en un elemento
mecánico.

7. Recocido: Calentamiento hasta la temperatura de
austenización seguido de un enfriamiento lento. Con
tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras
disminuye la dureza.
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 frío y las
tensiones internas.
Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en
estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y
con una distribución uniforme del carbono. Se suele
emplear como tratamiento previo al temple y al
revenido.
El normalizado se aplica en la fabricación de piezas y
herramientas para afinar la estructura y eliminar las
tensiones que suelen aparecer en la forja, y sobre todo
después de ciertos sobrecalentamientos o enfriamientos
en malas condiciones.

8. Tratamientos
termoquímicos
Además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la
composición química de la capa superficial.
Objetivos:
• Aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el
núcleo más blando y tenaz.
• Disminuir el rozamiento aumentando el poder
lubrificante.
• Aumentar la resistencia al desgaste.
• Aumentar la resistencia a fatiga.
• Aumentar la resistencia a la corrosión.

9. Cementación (C): aumenta la dureza superficial de una
pieza de acero dulce, aumentando la concentración de
carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta
el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el
calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra
aumentar el contenido de carbono de la zona periférica,
obteniéndose después, por medio de temples y
una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y
buena tenacidad en el núcleo.
La cementación encuentra aplicación en todas aquellas
piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque
tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste,
como es el caso de los piñones, levas, ejes, etc.

10. Nitruración (N): al igual que la cementación,
aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en
mayor medida, incorporando nitrógeno en la
composición de la superficie de la pieza. Se
calentando el acero a temperaturas
entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de
amoníaco, más nitrógeno.
La nitruración se aplica principalmente a piezas que
son sometidas regularmente a grandes fuerzas de
rozamiento y de carga, tales como pistas de
rodamientos, camisas de cilindros, árboles de levas,
engranajes sin fin, etc.

11. Cianuración (C+N): endurecimiento superficial de
pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro,
carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas
760 y 950 °C.
Sus principales ventajas son: la buena eliminación de
oxidación, la profundidad de la superficie es duradera, el
contenido de carbono se reparte homogéneamente y de
gran rapidez de penetración.
Sus principales aplicaciones son:
para el temple de dientes de engranes, levas,
extremos de rieles, llantas metálicas de rueda,
etc

12. Carbonitruración (C+N): al igual que la cianuración,
introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial,
pero con hidrocarburos como metano, etano o propano;
amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el
proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es
necesario realizar un temple y un revenido posterior.
Se aplica en piezas que requieran una gran ductilidad y
tenacidad (aportadas por el núcleo) a la vez que una
gran resistencia al desgaste (aportada por la capa
exterior). Algunos ejemplos son piñones, coronas, ejes,
levas, guías, chavetas, etc.

13. Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al
desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó
al metal por calentamiento a baja temperatura (565
en un baño de sales.
Se aplica a materiales ferrosos (aceros y fundiciones) y a algunas
aleaciones de cobre, siendo las siguientes las principales
características obtenidas:
• Gran resistencia al gripaje o agarrotamiento.
• Gran resistencia al desgaste y coeficiente de rozamiento
bajo.
• Capa porosa, muy favorable para la lubricación.
Se emplea preferentemente en ejes, camisas de cilindros,
herramientas de acero de corte (para aumentar su duración útil),
engranajes y, en general, piezas de maquinaria sometidas a
rozamiento.