El documento describe diferentes tratamientos térmicos como el endurecimiento por precipitación, la recristalización y el trabajo en caliente. El endurecimiento por precipitación involucra la formación de una nueva fase a través de la sobresaturación de una fase inicial producida por un cambio de temperatura. La recristalización es un proceso de nucleación y crecimiento que elimina las tensiones internas en un material deformado. El trabajo en caliente deforma un material a alta temperatura para aprovechar simultáneamente el endurecimiento y el reblandecimiento por

1. Tratamientos térmicos Parte 2
Endurecimiento por precipitación
Recristalización
Trabajo en Caliente

2. Endurecimiento por Precipitación
 La precipitación o endurecimiento por envejecimiento, puede ser
definida como la formación de una nueva fase como resultado de
sobresaturación de la fase inicial, producida por un cambio de
temperatura.
 Su objetivo es crear en una aleación tratada térmicamente, una
dispersión densa y fina de partículas precipitadas en una matriz de
metal deformable.
 Las partículas precipitadas refuerzan la aleación
 Este tipo de endurecimiento se emplea con mayor frecuencia en el
fortalecimiento comercial de aleaciones no ferrosas especialmente de
aluminio y de magnesio.

3. Endurecimiento por Precipitación
 Los requisitos fundamentales para que una aleación pueda ser endurecida
por envejecimiento sean los siguientes:
1. Que la aleación presente solubilidad creciente de un soluto o de una
segunda fase a medida que la temperatura aumenta.
2. Que el material a alta temperatura, el cual hay más solutos en solución,
puede ser templado o congelado cuando la aleación se enfría a la
temperatura ambiente o por debajo de ella.
 Puesto que la aleación templada contiene más soluto a temperatura
ambiente que cuando está en equilibrio, se trata de una solución
sobresaturada, inestable, que tiende a precipitar el exceso de solución o
fase de acuerdo a la relación siguiente:


 o
precipitad
saturada
sólida
Solución
ada
sobresatur
sólida
Solución 


4. Etapas del Proceso
 Recocido de solución La muestra, que puede
estar en forma de fundición o forja, se calienta a
una temperatura (TM), Se deja el metal a esta
temperatura hasta obtener una solución sólida
homogénea y uniforme
 Temple La muestra se enfría rápidamente hasta
alcanzar la temperatura ambiente (TF) de tal
modo que se impide la precipitación de la fase 
 Ésta etapa es la más crítica de la serie de
procedimientos del tratamiento térmico. La
velocidad de templado debe ser mayor que la
velocidad de enfriamiento crítico para
conservar la composición a la temperatura de
recocido por disolución y para formar una
solución sobresaturada del soluto o fase.
 El medio de enfriamiento habitualmente es agua
o una combinación de agua y aire

5. Etapas del Proceso
 El temple no produce cambios
significativos en las propiedades
mecánicas. La aleación es relativamente
blanda y puede ser trabajada hasta
lograr la forma deseada sin que precipite
la fase 
 Le tercer paso o precipitación implica el
recalentamiento y conservación de la
aleación hasta una temperatura por
debajo de la línea de solidus (TN) por un
periodo de tiempo definido hasta que
surjan la cantidad y el tamaño de
precipitado necesarios para alcanzar la
propiedades deseadas
 Cuando la precipitación se hace a
temperatura ambiente, se trata de un
envejecimiento natural; cuando se hace
a temperaturas más altas, se llama
envejecimiento artificial.

6.  Los tratamientos térmicos de precipitación de las aleaciones de aluminio son, por lo
general, procedimientos de larga duración a baja temperatura. Las curvas de
endurecimiento por precipitación. Las curvas de envejecimiento muestran cambios de
dureza o de resistencia con el tiempo a temperatura constante.
Esquema de la curva de envejecimiento (resistencia o dureza frente al tiempo) a
una temperatura determinada para una aleación endurecible por precipitación

7. Designaciones en base a los
tratamientos térmicos
 La W y la T son designaciones que se aplican a las aleaciones de aluminio forjadas y fundidos que se
endurecen por tratamiento térmico. La W indica una condición inestable y ordinariamente no se utiliza. La
designación T va seguida de número del 1 al 10 que indica el procesamiento aplicado a la aleación
 Por ejemplo:
 T1, enfriado desde un proceso de conformado a temperatura elevada y envejecido de forma natural
hasta una condición de considerable estabilidad.
 T3, térmicamente tratado por disolución, trabajado en frío y envejecido de forma natural hasta una
condición de considerable estabilidad.
 T5, enfriado desde un proceso de conformado a temperatura elevada y envejecido de una forma artificial.
 T6, térmicamente tratado por disolución y envejecido en forma artificial. Esta designación se aplica a
productos que no se trabajan en frío después de un tratamiento térmico por disolución, y cuyas
propiedades mecánicas, o su estabilidad dimensional, o ambas cosas, han sido mejoradas en grado
importante una condición de considerable estabilidad.

8. Características del trabajo en frío:
 Simultáneamente se puede endurecer el
metal y producir la forma deseada
 Es un método económico para producir
grandes cantidades de piezas pequeñas
ya que no se requieren de fuerzas
elevadas ni de equipos deconformado
costosos.
 Durante el trabajo en frío la ductilidad, la
conductividad eléctrica y la resistencia a
la corrosión se deterioran.
 Los esfuerzos residuales y el
comportamiento anisotrópico
adecuadamente controlados pueden ser
benéficos.
 Algunas técnicas de procesamiento por
deformación solo pueden efectuarse si se
aplica trabajo en frío (es decir, si la
deformación endurece el material)

9. RECUPERACION Y RECRISTALIZACION
 Después de la deformación la estructura cristalina queda severamente distorsionada y en su
interior se almacena gran cantidad de tensiones internas
Para eliminar estas tensiones se somete al material a un recocido total
Este proceso se realiza totalmente en el estado sólido, y el calentamiento va seguido
normalmente de un enfriamiento lento en el horno desde la temperatura de trabajo.l
Este proceso puede dividirse en tres etapas:
recuperación,
recristalización y
crecimiento de grano

10. Recuperación
 Proceso a baja temperatura no se produce un cambio
importante en la microestructura
 Principal efecto es la eliminación de tensiones internas para
impedir el agrietamiento por corrosión y minimizar la distorsión
 Restauración de la resistividad eléctrica
 Liberación de la energía almacenada
 Restauración de las propiedades mecánicas

11. Recristalización
 La recristalización es un proceso que se
desarrolla por nucleación y crecimiento.
 Los sitios preferenciales de nucleación de
los nuevos granos son las regiones más
deformadas, como bordes de grano,
planos de deslizamiento, y en zonas de
alta energía como precipitados de
segunda fase y, también, entorno a
inclusiones no metálicas
 Si el núcleo se forma rápidamente y
crece con lentitud, se formarán muchos
cristales antes de que se complete el
proceso de recristalización, es decir, el
tamaño final del grano será pequeño.
 Si la velocidad denucleación es pequeña
comparada con la velocidad de
crecimiento, el tamaño de grano será
grande

12. Recristalización
 La recristalización ocurre debido a la
nucleación y crecimiento de nuevos
granos
 Los nuevos granos recristalizados
adoptan formas más o
menosregulares,debido a las anisotropías
de su velocidad de crecimiento.
 Cuando los granos entran en contacto
unos con otros, se acaba la fasellamad
recristalización y se entra en la fase
llamada crecimiento de grano
 Como se ha reducido de manera
importante el número de dislocaciones,el
metal recristalizado tiene baja
resistencia, pero una elevada ductilidad.

13. Factores que afecta a la temperatura
de recristalización
 La recristalización se produce solamente después de una cierta cantidad mínima
de trabajo en frío, generalmente del 2 al 8%
 Cuando menor es la deformación, más elevada es la temperatura de
recristalización
 La temperatura de recristalización corresponde a la temperatura aproximada a la
que un material altamente trabajado en frío se recristaliza por completo en una
hora
 La temperatura de recristalización disminuye cuando mayor es la pureza del
metal
 A mayor cantidad de deformación previa, menor será la temperatura necesaria
para iniciar el proceso de recristalización
 Si la temperatura de recristalización aumenta, el tiempo de recocido disminuye
 Mientras menor sea el tamaño de grano inicial, menor será la temperatura de
recristalización

14. Crecimiento de grano
 En un metal completamente
recristalizado, la fuerza impulsora para el
crecimiento de los granos corresponde a
la disminución de la energía asociada con
los bordes de grano.
 El crecimiento de los nuevos granos se
produce por movimiento de la interfase
grano recristalizado-grano deformado
 Los bordes de grano tienden a moverse
hacia el centro de la curvatura
 El ángulo entre tres bordes de grano es
de alrededor de 120º
Mecanismo de crecimiento de los granos (las
flechas indican las direcciones de crecimiento)

15. Factores que influyen en el tamaño de grano
 Grado de deformación previa: Un aumento en la deformación previa favorece la nucleación
y, como consecuencia, la obtención de un tamaño final de grano pequeño
 Permanencia a temperatura: Cualquiera sea la temperatura de recocido, cuanto mayor es el
tiempo que permanece a dicha temperatura, mayor es la facilidad que tiene el grano para
crecer y por tanto mayor es su tamaño final facilidad que tiene el grano para crecer y, por
tanto, mayor es su tamaño final.
 Temperatura de recocido: Una vez sobrepasada la temperatura de recristalización, cuanto
menor sea la temperatura mas fino será el tamaño de grano final
 Duración del calentamiento: Cuanto menor sea el tiempo que se tarda en alcanzar la
temperatura de recocido mas fino será el tamaño de grano final alcanzar la temperatura de
recocido mas fino será el tamaño de grano final
 Impurezas insolubles: Una gran cantidad de impurezas insolubles pequeñas, uniformemente
distribuidas, favorecerá la obtención de una estructura de grano fino (las impurezas
aumentan la nucleacióny actúan como barreras que obstruyen el crecimiento de los
granos).

16. Esquema de un proceso total de recocido
con sus respectivas microestructuras.

17. Trabajo en Caliente
 Cuando un material se deforma plásticamente a temperaturas elevadas se producen
simultáneamente dos efectos opuestos
 Endurecimiento a causa de la deformación y
 Reblandecimiento a causa de la recristalización
 La temperatura a la cual estos dos fenómenos se equilibran se le llama temperatura de
trabajo Si el proceso de conformado se ejecuta por encima de la temperatura de trabajo se
conoce como trabajo en caliente y por debajo trabajo en frío
 Los términos frío y caliente son relativos por ejemplo el plomo y el estaño se trabajan en
caliente a temperatura ambiente ya que recristalizan a –44 y –4oC respectivamente. Por su
parte el acero se trabaja en frío a unos 540oC
 Como el metal se encuentra a alta temperatura, los cristales reformados comienzan a crecer
nuevamente, pero estos no son tan grandes e irregulares como antes.
 AI avanzar el trabajo en caliente y enfriarse el metal, cada deformación genera cristales
mas pequeños, uniformes y hasta cierto grado aplanados, lo cual da al metal una condición
a la que se llama anisotropía u orientación de grano o fibra, es decir, el metal es mas dúctil
y deformable en la dirección de un eje que en la del otro

18. Ventajas y desventajas del trabajo en caliente
Ventajas
 No aumenta la dureza o ductilidad del metal ya que los granos
distorsionados deformados durante el proceso, pronto cambian a nuevos
granos sin deformación.
 El metal se hace más tenaz pues los cristales formados son más
pequeños y por lo tanto más numerosos, además porque se disminuye el
espacio entre cristales y se segregan las impurezas.
 Se requiere menor fuerza y por lo tanto menor tiempo, ya que el
material es más maleable.
 Facilidad para empujar el metal a formas extremas cuando esta caliente,
sin roturas ni desgastes pues los cristales son más plegables y se forman
continuamente.
 Se eliminan zonas de baja resistencia.
 Se eliminan los poros en forma considerable debido a las altas presiones
de trabajo.
 Baja costos de dados.
 Desventajas
 Se tiene una rápida oxidación o
formación de escamas en la
superficie de los aceros con el
siguiente mal acabado superficial.
 No se pueden mantener tolerancias
estrechas.
 Se requieren herramientas
resistentes al calor que son
relativamente costosas.