SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 20
TRATAMIENTOS TERMICOS Y ACABADOS DE LOS METALES


ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS

2.1.- RECOCIDO

2.2.- TEMPLE

2.2.1.- TEMPLABILIDAD

2.3.- REVENIDO

3.- TRATAMIENTOS DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL

3.1.- TEMPLE DE SUPERFICIE

3.2.- TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

4.- PROTECCIÓN ANTICORROSIVA DE LOS METALES

4.1.- RECUBRIMIENTOS NO METÁLICOS

4.2.- RECUBRIMIENTOS METÁLICOS

4.3.- RECUBRIMIENTOS QUÍMICOS

BIBLIOGRAFÍA

- ROSIQUE JIMÉNEZ, J., COCA, P.(1987):Ciencias de los materiales, Ed. Pirámide, S.A.,Barcelona.

- ROSIQUE JIMÉNEZ, J., COCA, P.(1967):Tecnología general para ingenieros, Ed. Cosmos, Valencia.

- LEYENSETTER,A.(1974):Tecnología de los oficios metalúrgicos, Ed. Reverté, S.A.,Barcelona.

- AA.VV.(1987):Tecnología de los metales, Ed. Reverté, S.A., Barcelona.
1.- INTRODUCCIÓN

¿Qué importancia tienen los tratamientos de los metales en tecnología?, ¿Qué clase de tratamientos
existen?, ¿Qué es la corrosión?, ¿Cómo se atenúa la corrosión en los metales?,... estas y otras
preguntas las contestaremos a lo largo del desarrollo del tema.

Los metales, sobre todo los aceros y sus aleaciones, tal como se encuentran en el comercio, después de
su proceso de obtención, colada, solidificación y forja, no tienen la estructura adecuada para conseguir
las mejores características de utilización. Por ello es preciso someterlos a una serie de tratamientos que
puedan modificar la estructura interna o únicamente la composición superficial y así modificar las
propiedades mecánicas (dureza, resistencia a la fatiga, resiliencia,...) de las piezas, acorde con el uso
posterior que se haga de ellas.

Por otro lado, las piezas durante el servicio pueden verse afectadas por la corrosión, entendida esta como
la destrucción de materiales a consecuencia de reacciones químicas o electroquímicas con el medio que
las rodea (según DIN 50900)

La corrosión química es debida a la descomposición superficial de la pieza por reacciones con ciertas
sustancias (humedad, ácidos, lejías, soluciones salinas) en las que desempeña un papel importante el
oxígeno y la oxidación.

Para que se produzca corrosión electroquímica tiene que existir un líquido conductor de la electricidad (
agua, humedad,...), un electrolito, entre dos metales. Formando así lo que se llama un elemento
galvánico, donde el polo es corroído. Este elemento galvánico puede originarse por el contacto de dos
metales distintos sin capa aislante intermedia (corrosión intercristalina), por existir grietas internas en el
metal (corrosión de contacto), por estar la estructura del metal constituido por cristales de diferentes
sustancias (corrosión intercristalina), por existir grietas internas en los cristales del metal, provocando
tensiones eléctricas en las partes del cristal (corrosión transcristalina).

También puede suceder que la corrosión conduzca a la formación de pequeñas grietas, que al estar la
pieza sometida a tensiones mecánicas, estas actúan como entalladuras que pueden provocar la rotura de
la pieza (corrosión con formación de grietas existiendo tensiones mecánicas).

Debido a todas estas reacciones las piezas deben someterse a procedimientos anticorrosivos que tiendan
a alargar la vida de funcionamiento.
2.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS

   Los tratamientos térmicos tienen por objeto modificar la estructura de los materiales metálicos mediante el
   ciclo de calentamiento y enfriamiento. Esto permite modificar ciertas propiedades, sobre todo mecánicas,
   relacionadas con la estructura de los metales.

   Sólo son susceptibles de tratamientos térmicos las aleaciones que experimentan transformaciones en
   estado sólido.

   Estos tratamientos térmicos se aplican principalmente en los aceros. Es preciso, para comprender las
   transformaciones de la estructura de un acero, conocer sus componentes estructurales. Las variaciones
   de las propiedades vienen dadas en función del contenido de carbono, según el contenido de carbono se
   distinguen tres tipos de aceros:

- Eutectoide (del griego: igualado, nivelado): acero con un 0,86% de C que tiene una cantidad equilibrada de
   cristales de hierro (ferrita, estructura centrada en el centro que tiene un átomo de hierro en los ocho
   vértices del cubo y un átomo de hierro en el centro) y carburo de hierro (cementita) que forman cristales
   homogéneos e uniformes denominados perlita.

- Hipoeutectoide: acero con menos del 0,86% de C, contiene poco carbono para formar la estructura perlita
   por lo que queda ferrita sobrante formando una estructura no equilibrada llamada ferrita-perlita.

- Hipereutectoide: acero con más de 0,86% de C, todos los cristales de hierro se emplean en formar perlita
   quedando carburo de hierro (cementita) sobrante dando una estructura no equilibrada que se designa con
   el nombre de perlita-cementita.

   Los diferentes estados de la estructura, que son dependientes del contenido de C y de la temperatura,
   aparecen representados en el diagrama hierro-carbono de la figura 41.1.
Figura 41.1.- Diagrama hierro- carbono


En el caso del acero eutectoide se realiza la transformación de estructura al llegar a los 723 C. En este
punto se descompone la perlita y el carbono se disuelve completamente en el hierro. La nueva estructura
formada se llama austenita (estructura centrada en las caras pues tiene los átomos de hierro distribuidos
en los vértices del cubo y en el centro de las caras, dejando el interior del cubo hueco de forma que el
átomo de carbono se pueda alojar en el interior).


En los aceros hipoeutectoides al llegar con el calentamiento a los 723 C (Línea P-S) pasa toda la perlita a
austenita mientras que la ferrita restante sólo se transforma en austenita en el campo de temperaturas
comprendidas entre las líneas P-S y G-S.

En los aceros hipereutectoides cambia su estructura en la línea S-K. La perlita pasa a austenita y la
cementita se transforma en austenita en el campo de temperaturas G-S-K.

En el enfriamiento lento vuelve la estructura, liberando los átomos de carbono, a su estado de partida.
Pero si se enfría bruscamente desde temperaturas por encima de la línea GSK, se formará una red
centrada en el centro y a los átomos de carbono no les dará tiempo para salir del interior de los cubos en
los que se hallaban. La coexistencia del átomo de hierro y del carbono en el interior refuerza la red
cristalina proporcionando al acero una mayor dureza. Esta estructura recibe el nombre de martensita.

La primera fase de todo tratamiento térmico consiste en calentar la pieza de acero desde la temperatura
ambiente hasta la temperatura deseada, siendo ésta, la mayor parte de los tratamientos térmicos de los
aceros, la temperatura a la cual se obtiene una estructura austenítica en el acero.

El calentamiento hasta la temperatura de austenización debe conducirse de forma que no se establezcan
elevadas diferencias de temperatura entre la periferia y el núcleo de la pieza, pues de lo contrario, como
consecuencia de la desigual dilatación de ambas zonas, pueden engendrar elevadas tensiones que
originen grietas. Por tanto, se debe aumentar la temperatura con una velocidad de calentamiento que es
función del espesor máximo de la pieza a calentar.

La homogeneidad en la estructura austenítica permaneciendo un tiempo en la temperatura de
austenización. Ese tiempo es función del espesor de la pieza y de su composición.

Temperatura de calentamiento y tiempo de permanencia son dos factores a tener en consideración en la
fase de calentamiento pues un exceso de ambos puede producir estructuras de acero no deseadas, como
puede ser el acero sobrecalentado (debido al aumento de uno de los dos factores se produce un aumento
en el tamaño del grano austenítico) o el acero quemado (por exceso de temperatura de calentamiento se
produce una fusión en los bordes de los granos que facilita la oxidación intergranular, fig.41.2).
La elección del dispositivo de calentamiento debe ser de forma que:

A) Se pueda alcanzar en él la temperatura adecuada con una velocidad de calentamiento más conveniente.
B)      La temperatura de las piezas colocadas en su interior es uniforme.
C) Se pueda mantener constante la temperatura (±5 C) durante el tiempo que se desee.
D) Su atmósfera será tal que las piezas durante el calentamiento no experimentaran oxidación o
     descarburación aparente.

Una clasificación de los dispositivos de calentamiento, atendiendo a la relación entre el metal y el hogar,
será:

1) Hornos en que el metal se halla en contacto con el combustible o su llama: fragua, sopletes,...

2) Hornos en que el metal no está en contacto con la llama pero sí con los gases de combustión: horno de
     cámara.

3) Hornos en que el metal no está en contacto con la llama ni con los gases: mufla y eléctricos.

La segunda fase del tratamiento térmico es el enfriamiento de la pieza, dependiendo de como se lleve a cabo
nos podemos encontrar con los siguientes tratamientos:

     2.1.- Recocido

     Tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, se transforma en los constituyentes más
     estables. Se emplea para: homogeneizar la estructura, afinar el grano, facilitar el mecanizado, eliminar la
     acritud que produce el trabajo en frío, las tensiones internas y modificar las propiedades físicas y
     químicas.

     El enfriamiento lento se consigue dejando la pieza en el interior del horno y regulando automáticamente la
     disminución de la temperatura, o bien apagando y dejándolo enfriar a la temperatura ambiente. También
     puede hacerse sacando la pieza del horno e introducirla en baños fundidos (sales o metales) donde se
     regula el enfriamiento, o recubriéndolas con arenas o cenizas calientes.
Según el fin que nos propongamos, se distinguen los siguientes tipos de recocido:

- Recocido homogéneo: Para destruir las heterogeneidades químicas (segregaciones de carbono, azufre y
   fósforo) que se originan durante la solidificación. En este caso la temperatura de calentamiento es muy
   elevada obteniéndose acero sobrecalentado que hay que regenerar.

- Recocido de regeneración: Se da a los aceros sobrecalentados para afinar el tamaño de grano y cuando
   se desee destruir el efecto de un tratamiento térmico mal efectuado.

- Recocido de ablandamiento: Se efectúa cuando hay necesidad de mecanizar piezas de acero templadas,
   con objeto de quitarles la dureza y facilitar la operación de mecanizado.

- Recocido de estabilización: Se da después de los trabajos de forja, laminado y mecanizado, así como a
   las piezas fundidas, para eliminar las tensiones internas, pero sin llegar a ablandarse demasiado.

- Recocido isotérmico: Consiste en enfriar las piezas, en estado austenítico, en un baño de sales,
   dejándolas allí hasta que la austenita pasa a perlita. Conseguido esto, se enfría al aire. Es más rápido
   que los de enfriamiento continuo.

   2.2.- Temple

   Tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, no sufre una regresión estructural sino
   que se transforma en martensita de mayor dureza.

   Con este tratamiento se pretende modificar las propiedades físicas (magnetismo remanente y resistencia
   eléctrica) y químicas ( los aceros templados resisten mejor que los aceros recocidos, la acción de ciertos
   ácidos).

   Las piezas se enfrían cediendo calor al medio de enfriamiento, a través de su superficie, con tanta mayor
   velocidad cuanto mayor es la diferencia de temperaturas entre ambas. Esta velocidad de enfriamiento
   depende de una constante, M, denominada coeficiente de película o conductividad térmica de la
   entre cara ( su valor es función del estado de la superficie de la pieza, de la naturaleza de la capa de la
   entrecara, temperatura inicial del medio, de su volumen, viscosidad, densidad, calor latente de
   vaporización, temperatura de ebullición y conductibilidad calorífica) y de la temperatura, dimensiones y
   conductibilidad térmica, K, de la pieza.
La eficacia del medio se mide por su severidad de temple, definida por la expresión:

   H= M/2K, que regula la velocidad de enfriamiento en la superficie de la pieza.

   La distribución de temperaturas (o velocidad de enfriamiento) en el interior de la pieza depende del
   producto HD, donde D es el diámetro de redondo equivalente ( suponemos la pieza de forma cilíndrica y
   de longitud muy superior al diámetro D, cuyo núcleo o eje se enfría con la misma velocidad que el punto
   de la pieza que lo hace con menor velocidad de enfriamiento).

   Los medios de enfriamiento más usuales son:

a) Aire en calma o a presión.- La pieza se enfría por radiación, convección y conducción, se consigue la
   menor severidad de temple. Sólo es aplicable a aceros con baja velocidad crítica de temple ( velocidad
   mínima de enfriamiento que se necesita para evitar la regresión de la estructura.

b) Aceites minerales.- Los mejores aceites para templar son los obtenidos por destilación fraccionada del
   petróleo. No tienen elevada severidad de temple y se emplean para templar aceros altos en carbono y de
   pequeña sección y también en aceros aleados, cuya velocidad crítica de temple sea relativamente baja,
   aún cuando la sección sea algo elevada. En este último caso se reduce el peligro de grietas y
   deformaciones.

c) Agua y agua con sales disueltas.- El agua es el medio de enfriamiento más usado en el temple. se
   emplea sola o con sales disueltas (10% ClNa), en reposo o con agitación y suministra la mayor severidad
   de temple. Tiene el inconveniente de su baja temperatura de ebullición que hace que se forma una capa
   de vapor alrededor de la pieza dificultando el enfriamiento, lo que se evita por la agitación.

d) Sales y metales fundidos.- Tanto los metales fundidos (mercurio, plomo, plomo-estaño,...) como ciertas
   sales se emplean como medios de refrigeración en los tratamientos isotérmicos. Su comportamiento
   respecto a la severidad de temple es muy parecido al de los aceites, sin embargo, por agitación, se logra
   aumentarla considerablemente.

   Los factores que influyen en el temple son: la composición del acero, pues la capacidad de temple de un
   acero se mide por la mayor o menor dureza que se puede conseguir y es función del % de carbono; la
   temperatura de temple, que será diferente según el tipo de acero empleado; la velocidad de enfriamiento,
   ya que no es la misma para todos los puntos de la pieza, para que esta que de totalmente templada
   (estructura martensítica), se precisa que la menor de las velocidades de enfriamiento (en el núcleo de la
   pieza) sea superior a la velocidad crítica de temple. Las velocidades más elevadas pueden originar
   grietas y deformaciones.
Los principales defectos en el temple son:

- Oxidaciones y descarburación.- Se debe al calentamiento en atmósferas excesivamente inadecuadas.

- Exceso de fragilidad.- Se produce por calentamiento a temperatura excesivamente altas, que provocan el
   crecimiento del grano.

- Falta de dureza.- Puede ser debida: a un calentamiento a temperatura demasiado baja, a una
   descarburación superficial o a velocidades de enfriamiento inferiores a la crítica.

- Deformaciones.- Son debidas a un calentamiento o enfriamiento desigual de la pieza y también a u apoyo
   inadecuado durante el calentamiento en el horno. Para evitar las deformaciones en el enfriamiento, las
   piezas largas se introducen en el baño de enfriamiento verticalmente y en dirección de su eje, y las
   delgadas, de canto.

- Grietas y roturas.- Pueden ser debidas a los cambios de volumen que se originan durante el temple, como
   consecuencia de la desigual velocidad de enfriamiento entre el núcleo y la periferia de la pieza. También
   puede ser por el aumento de volumen que acompaña a la formación de martensita, que al formarse la del
   núcleo, ejerce una fuerte presión sobre la capa periférica, ya transformada, dura y frágil.

   Además del temple de enfriamiento continuo que hemos descrito se emplea el temple escalonado
   martensítico o «martempering», una vez obtenida la estructura austenítica la pieza se enfría
   rápidamente, en un baño de sales fundidas, hasta la temperatura próxima(superior) a la de comienzo de
   la transformación de austenita en martensita, donde se mantiene el tiempo necesario para que toda la
   masa de la pieza adquiera esta temperatura, sin dar lugar a que la austenita experimente transformación
   alguna. Una vez conseguida la homogeneidad de temperatura se extrae la pieza del baño y se enfría
   rápidamente a temperatura ambiente. Otro tratamiento sería el temple escalonado bainítico o
   «austempering».

   2.2.1.- Templabilidad

   Al estudiar los factores que influyen en la velocidad de enfriamiento, hemos visto que las dimensiones de
   la pieza desempeña un papel fundamental, de forma que en las de bastante sección, a medida que
   penetra hacia el núcleo, la velocidad de enfriamiento va disminuyendo. Esto puede ser el origen de que
   en una misma sección se formen distintos constituyentes estructurales durante el temple. Pues bien, a la
   mayor o menor aptitud de un acero para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de
   su sección, cuando se enfría en unas condiciones determinadas, a partir del estado austenítico, se le
denomina TEMPLABILIDAD. Como esto depende de la velocidad de enfriamiento que, a su vez,
   depende del valor del producto HD. Según su valor tendremos:

a) Si HD es pequeño, (lo que sucede cuando la severidad de temple es baja y las dimensiones de la pieza
   pequeñas) se puede considerar que la velocidad de enfriamiento es la misma en todos los puntos de la
   sección.

b) Si HD es grande, (bien porque la severidad de temple sea elevada, bien porque lo sean las dimensiones
   de la pieza) entonces la diferencia de velocidad entre la periferia y el núcleo es elevada. Por tanto, si el
   acero es de muy baja templabilidad, sólo quedará templada una pequeña zona periférica de la pieza; pero
   si la templabilidad es muy elevada, una pieza de las mismas dimensiones puede quedar totalmente
   templada.

   Una medida de la templabilidad es el ensayo Jominy que consiste en templar una probeta (25 mm de
   diámetro y 100 mm de longitud) en un dispositivo normalizado (fig. 41.3a y b), de forma que un chorro de
   agua a 20-25 C enfríe sólo la base inferior de la misma, previamente calentada a la temperatura de
   temple durante 30 min.. Después se rectifican dos generatrices opuestas, se mide la dureza a intervalos
   de 10 mm a partir de la base templada y se construye la curva jominy correspondiente (fig. 41.4). La
   templabilidad es tanto mayor cuanto menos desciende la curva.




   Figura 41.3 Figura 41.4

   2.3.-Revenido

   Tratamiento térmico que se da a los aceros después del temple para quitarles la fragilidad y las tensiones
   internas. Consiste en calentar las piezas, después de templadas, para provocar la transformación de la
   martensita en formas más estables, seguido de un enfriamiento más bien rápido. Su efecto depende de la
   temperatura de calentamiento y del tiempo de permanencia en ella. Según sea la temperatura de
revenido así se elevan con ello la tenacidad del acero, pero también disminuirá correlativamente su
   dureza.

   Existen ciertos intervalos de temperatura, donde el revenido, en vez de aumentar la resiliencia, la
   disminuye (en los aceros ordinarios se da en el intervalo 250-400 C).


   3.- TRATAMIENTOS DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL

   Existen piezas (engranajes, coronas, levas, válvulas,...) que en servicio están sometidas a choques,
   vibraciones y rozamiento superficial intenso. Para soportar estas condiciones de trabajo se requiere
   elevada tenacidad y resiliencia, junto con una gran dureza superficial para resistir el desgaste. Como
   estas características no son posibles obtenerlas por los procedimientos corrientes de temple ya
   expuestos, se emplean dos tipos de tratamientos:

   3.1.- Temple Superficial

   Consiste en realizar un calentamiento muy rápido de la superficie para que sólo una fina capa pueda
   alcanzar la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento también rápido. Así se logra una
   capa superficial de martensita sin que el núcleo se haya transformado. Previamente las piezas se han
   templado y revenido para conseguir la máxima resiliencia.

   Según el modo de calentamiento se distinguen dos tipos de temple superficial:

1) a la llama o «flameado».- La superficie a tratar se calienta con la llama muy concentrada de un soplete
   oxiacetilénico, enfriándola muy rápidamente con un chorro de agua a presión.

2) por inducción.- El calentamiento superficial se consigue mediante corriente alterna, introduciendo la pieza
   en un solenoide con una o varias espiras por el que circula la corriente a alta frecuencia. La pieza, una
   vez calentada, se enfría rápidamente con un chorro de agua a presión.

   3.2.- Tratamientos Termoquímicos

   Con ellos se modifica la composición química de la superficie de la pieza, introduciéndole ciertos
   elementos mediante el proceso de difusión (fundado en el movimiento de los átomos en estado sólido y
   su aumento con la temperatura). El fenómeno se conoce con el nombre general de cementación.

   Con ello se trata de conseguir algunos de los fines siguientes:

   a) Aumentar la dureza superficial, sin alterar la ductilidad y resiliencia del núcleo.
b) Favorecer las cualidades de lubricación y rozamiento.

   c) Aumentar la resiliencia al desgaste.

   d) Aumentar la resistencia a los esfuerzos de fatiga.

   e) Mejorar la resistencia a la corrosión.

   Según la naturaleza del agente cementante, se distinguen los siguientes tratamientos termoquímicos:

- Cementación al carbono.- Consiste en aumentar la concentración de carbono en la superficie de la pieza
   de acero, calentándola hasta la temperatura de austenización, en presencia de un medio cementante
   capaz de ceder carbono atómico. Por temple posterior se consigue la dureza superficial y resistencia al
   desgaste, junto a elevadas características de ductilidad y resiliencia.


- Nitruración.- Consiste cementar superficialmente los aceros con nitrógeno, calentándolo a 500-525 C, en
   una corriente de gas amoníaco, que en la superficie de la pieza se disocia según la reacción:
   El nitrógeno atómico se difunde en el hierro con facilidad, formando nitruros con elementos de aleación del acero
   (Al, Cr) conseguiéndose elevadas durezas. Los aceros de nitruración van siempre aleados con aluminio, cromo y
   molibdeno. Se templan y revienen antes de ser sometidos a este proceso y no necesitan ningún otro tratamiento
   posterior.

- Cianuración.- Consiste en crear en las piezas de acero una capa superficial rica en carbono y nitrógeno,
   introduciéndolas en un baño líquido (mezcla de cloruro, cianuro y carbonato sódico). A la temperatura de
   proceso (800-900 C), en presencia de oxígeno del aire, tiene lugar las reacciones:
   que suministra el CO y N (atómico) necesario.

- Carbonitruración.- Al igual que el anterior, tiene por objeto obtener una capa rica en carbono y nitrógeno.
   Se diferencia en que los agentes del proceso son ahora una mezcla de hidrocarburos gaseosos,
   amoníaco y óxido carbónico.

- Sulfinificación.- Consiste en crear una capa superficial rica en S, N y C. La pieza se introduce, a 560-
   570 C, en un baño de sales formado por una mezcla de cianuro, sulfito o hiposulfito sódico anhidro,
   carbonato sódico y cloruro potásico, que reaccionan dando el cianato y sulfocianuro necesarios para
   proporcionar el S, N atómicos y el CO que se utilizan en el proceso de contacto de la pieza.

   La capa sulfinizada, sin aumento de dureza con respecto al metal base, favorece la lubricación, mejora
   las características de resistencia al desgaste, evita el agarrotamiento y se autopropaga hacia el interior.
4.- TRATAMIENTOS DE PROTECCIÓN ANTICORROSIVA

   La vida y seguridad de funcionamiento de las piezas y elementos constructivos depende frecuentemente
   del grado en el que se puedan evitar los procesos de corrosión. Todos los procesos de protección
   anticorrosiva tienden, o bien a evitar la formación de elementos galvánicos, o bien a impedir el ataque de
   sustancias que descompongan químicamente el metal.

   4.1.- Recubrimientos no Metálicos

   Impiden el contacto de la superficie de las piezas con los agentes que pudieran atacarlas. los
   recubrimientos más empleados son:

- Aceitado y engrasado.- Muchas piezas de acero y hierro tienen que permanecer brillantes con vistas a su
   utilización (aparatos de medición, superficies de desplazamiento, roscas, pernos,...), protegiéndose,
   durante el almacenaje, con aceites y grasa exentas de ácidos. Esta protección únicamente abarca el
   tiempo de almacenaje antes de la puesta en uso de la pieza. Antes del engrase tiene que estar la pieza
   metálicamente limpia.

- Pinturas a brocha o a pistola.- Se distingue entre la pintura de fondo (o de base) y la de cubrimiento,
   pudiendo ser ambas de varias capas. La de fondo tiene que comportarse como químicamente neutra
   respecto a la pieza, debe adherirse bien y ser un buen fondo adhesivo para las demás capas. La capa de
   recubrimiento debe ser impermeable al agua, resistente a la luz, dura, pero al mismo tiempo elástica y en
   algunos casos resistentes al calor.

La superficie a proteger debe estar antes de la aplicación de la pintura totalmente libre de capas de corrosión
y de suciedad y generalmente habrá que desengrasarla.

Con frecuencia se aplica el minio, óxido de plomo, que forma una capa impermeable sobre la que se aplica la
conveniente (óleo, barniz,...) de acuerdo a su aplicación.

- Esmaltado.- La masa de esmalte consta de polvo de vidrio (cuarzo, feldespato y arcilla) y sustancias
   colorantes. Los esmaltes se hacen por pulverización o inmersión y se somete la pieza, en el horno de
   esmaltar, a temperaturas entre 600-1000 C. La fundición vítrea obtenida es muy dura, resistente al calor
   y capaz de resistir ataques químicos, pero muy frágil. El esmalte se ha de aplicar tan fino como se pueda.

- Recubrimientos plásticos.- Se obtienen por inmersión en plástico líquido o bien por lacado. Sirven para
   proteger contra la corrosión y aíslan eléctricamente.
4.2.- Recubrimientos Metálicos

   Para obtener una buena protección contra la corrosión mediante recubrimientos metálicos, es necesario
   conocer el comportamiento electroquímico del metal de protección respecto al metal de la base. Los
   principales procedimientos de aplicación de metales son:

- Procedimiento de inmersión en baño fundido.- Las piezas, una vez limpias y desengrasadas en un baño
   de ácido, se sumergen en el metal fundido, posteriormente se sacan y se deja escurrir el metal sobrante,
   quedando una capa delgada que es calentada para que se adhiera bien.

- Metalizado galvánico (niquelado, cromado, cobreado).- La pieza limpia se sumerge en una solución de sal
   metálica y se une por el polo negativo a una fuente de corriente continua. En el polo positivo se fija el
   metal de recubrimiento.

Por la acción de la corriente eléctrica los iones metálicos cargados positivamente emigran de la solución de
sal depositándose en la superficie de la pieza.

- Pulverizado del metal.- El metal de recubrimiento se introduce, en forma de alambre, en la pistola de
   pulverizar y se licua mediante una llama de gas o por vía eléctrica. El metal líquido se aplica sobre la
   superficie con aire a presión.

- Chapeado.- Consiste en el laminado de capas metálicas finas sobre el metal base.

   4.3.- Recubrimientos Químicos

- Pavonado.- Se da a las piezas una protección superficial negra por combustión repentina de aceite a
   400 C. Esta protección no es duradera.


- Fosfatado (bonderizado).- Por rociado o inmersión se aplica una solución acuosa de fosfatos de magnesio
   o de cinc (sales de ácido fosfórico) a la superficie metálica, previamente desoxidada y desengrasada. De
   este modo se forma una capa protectora de fosfato de hierro.

- Anodizado (procedimiento eloxal).- Este proceso se aplica sobre piezas de aluminio y sus aleaciones. En
   un baño de ácido sulfúrico empleado como electrolito se pone una placa de plomo (polo negativo) y la
   pieza de aluminio (polo positivo). Si se hace pasar una corriente continua, en la pieza se forma una capa
   de óxido (anonizado o capa eloxal) debido al oxígeno liberado. Esta capa posee una gran dureza, es muy
   resistente a influencias químicas y no es conductora de electricidad.
- Protección catódica.- Una varilla de magnesio se une mediante un conductor con el cuerpo de acero a
   proteger, el magnesio desprende iones (elemento galvánico). Los electrones liberados fluyen hacia el
   acero generando una tensión que evita que los iones se desprendan del hierro y destruyan el metal.

   5.- CONCLUSIONES

   Destacar la importancia de los tratamientos de los metales en tecnología.

   A lo largo de este tema hemos podido observar que el objetivo que se persigue con los tratamientos es el
   mejorar las propiedades de las piezas metálicas, mediante la modificación de su estructura interna o
   superficial, para soportar las condiciones de trabajo, así como el prolongar la vida y seguridad de
   funcionamiento.

   Dado que las piezas tras su proceso de obtención no presentan las propiedades requeridas para su
   posterior uso, es preciso someterlas a ciertos tratamientos térmicos, termoquímicos o de protección
   anticorrosiva para conseguir las características demandadas. De ahí, la importancia de este tema en el
   mundo industrial.
Tratamientos termicos  de los metales
Tratamientos termicos  de los metales
Tratamientos termicos  de los metales
Tratamientos termicos  de los metales
Tratamientos termicos  de los metales
Tratamientos termicos  de los metales

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Fundición y moldeo. procesos de manufacturas.
Fundición y moldeo. procesos de manufacturas. Fundición y moldeo. procesos de manufacturas.
Fundición y moldeo. procesos de manufacturas.
 
El normalizado
El normalizadoEl normalizado
El normalizado
 
temple y revenido
temple y revenidotemple y revenido
temple y revenido
 
Ensayo jominy
Ensayo jominyEnsayo jominy
Ensayo jominy
 
Solidificacion
SolidificacionSolidificacion
Solidificacion
 
Tratamientos termicos
Tratamientos termicosTratamientos termicos
Tratamientos termicos
 
Tratamientos Termicos No 2
Tratamientos Termicos No 2Tratamientos Termicos No 2
Tratamientos Termicos No 2
 
Proceso de deformacion plastica
Proceso de deformacion plasticaProceso de deformacion plastica
Proceso de deformacion plastica
 
Tratamientos termicos
Tratamientos termicosTratamientos termicos
Tratamientos termicos
 
Procesos de trabajo en frio
Procesos de trabajo en frioProcesos de trabajo en frio
Procesos de trabajo en frio
 
Recocido y normalizado
Recocido y normalizadoRecocido y normalizado
Recocido y normalizado
 
Tratamiento termico normalizado
Tratamiento termico normalizadoTratamiento termico normalizado
Tratamiento termico normalizado
 
Ensayo de impacto
Ensayo de impactoEnsayo de impacto
Ensayo de impacto
 
Tratamiento Térmico - Ciencia de los Materiales
Tratamiento Térmico - Ciencia de los MaterialesTratamiento Térmico - Ciencia de los Materiales
Tratamiento Térmico - Ciencia de los Materiales
 
FUNDICIONES
FUNDICIONESFUNDICIONES
FUNDICIONES
 
Metalurgia de polvos (2).ppt
Metalurgia de polvos (2).pptMetalurgia de polvos (2).ppt
Metalurgia de polvos (2).ppt
 
Presentacion Laminado
Presentacion LaminadoPresentacion Laminado
Presentacion Laminado
 
Estirado y extrusión
Estirado y extrusiónEstirado y extrusión
Estirado y extrusión
 
Temple y revenido
Temple y revenidoTemple y revenido
Temple y revenido
 
Importancia de los tratamientos térmicos
Importancia de los tratamientos térmicosImportancia de los tratamientos térmicos
Importancia de los tratamientos térmicos
 

Destacado

Tratamientos térmicos
Tratamientos térmicosTratamientos térmicos
Tratamientos térmicosChuy Chuy
 
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleaciones
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleacionesFAME tratamientos termicos del cobre y sus aleaciones
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleacionespaulsalascalderon18
 
Propiedades mecánicas de los metales
Propiedades mecánicas de los metalesPropiedades mecánicas de los metales
Propiedades mecánicas de los metalesesjeal
 
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045Universidad de Pamplona - Colombia
 
2.metalurgia de la soldadura.
2.metalurgia de la soldadura.2.metalurgia de la soldadura.
2.metalurgia de la soldadura.IUTM
 
Tratemiento de los metales
Tratemiento de los metalesTratemiento de los metales
Tratemiento de los metalesAlmuPe
 
Materiales no ferreos
Materiales no ferreosMateriales no ferreos
Materiales no ferreostoni
 
Metalurgia de la soldadura
Metalurgia de la soldaduraMetalurgia de la soldadura
Metalurgia de la soldadurahugo48
 
Tratamientos de metales
Tratamientos de metalesTratamientos de metales
Tratamientos de metalesjonathancg
 
Tratamientos térmicos exposicion
Tratamientos térmicos exposicionTratamientos térmicos exposicion
Tratamientos térmicos exposicionkeylavm
 

Destacado (20)

TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACEROTRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
TRATAMIENTOS TERMICOS DEL ACERO
 
Tratamientos térmicos
Tratamientos térmicosTratamientos térmicos
Tratamientos térmicos
 
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleaciones
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleacionesFAME tratamientos termicos del cobre y sus aleaciones
FAME tratamientos termicos del cobre y sus aleaciones
 
Tratamientos termoquimicos
Tratamientos termoquimicosTratamientos termoquimicos
Tratamientos termoquimicos
 
Termoestables
TermoestablesTermoestables
Termoestables
 
Elastomeros
ElastomerosElastomeros
Elastomeros
 
Propiedades mecánicas de los metales
Propiedades mecánicas de los metalesPropiedades mecánicas de los metales
Propiedades mecánicas de los metales
 
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045
ANÁLISIS COMPARATIVO DE PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO 1020 Y 1045
 
Aleaciones
AleacionesAleaciones
Aleaciones
 
Los termoplásticos
Los termoplásticosLos termoplásticos
Los termoplásticos
 
2.metalurgia de la soldadura.
2.metalurgia de la soldadura.2.metalurgia de la soldadura.
2.metalurgia de la soldadura.
 
Tratemiento de los metales
Tratemiento de los metalesTratemiento de los metales
Tratemiento de los metales
 
Materiales no ferreos
Materiales no ferreosMateriales no ferreos
Materiales no ferreos
 
Suspension trasera
Suspension traseraSuspension trasera
Suspension trasera
 
Metalurgia de la soldadura
Metalurgia de la soldaduraMetalurgia de la soldadura
Metalurgia de la soldadura
 
Camara de-refrigeracion-para-papas
Camara de-refrigeracion-para-papasCamara de-refrigeracion-para-papas
Camara de-refrigeracion-para-papas
 
Revenido
RevenidoRevenido
Revenido
 
Tratamientos de metales
Tratamientos de metalesTratamientos de metales
Tratamientos de metales
 
Procesos de ensamble
Procesos de ensambleProcesos de ensamble
Procesos de ensamble
 
Tratamientos térmicos exposicion
Tratamientos térmicos exposicionTratamientos térmicos exposicion
Tratamientos térmicos exposicion
 

Similar a Tratamientos termicos de los metales

Tratamientostermicos.
Tratamientostermicos.Tratamientostermicos.
Tratamientostermicos.IAN RODRIGUEZ
 
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdftratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdfOmarCuts
 
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdftratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdfOmarCuts
 
tratamientos termoquimicos
tratamientos termoquimicostratamientos termoquimicos
tratamientos termoquimicoskiike Reyes
 
Tratamientos
TratamientosTratamientos
Tratamientosjesuspsa
 
Meta 2 diapo
Meta 2  diapoMeta 2  diapo
Meta 2 diapoluis2796
 
Meta 2 diapo
Meta 2  diapoMeta 2  diapo
Meta 2 diapoluis2796
 
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosCapitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosraul cabrera f
 
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosCapitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosraul cabrera f
 
Tratamintos térmicos
Tratamintos térmicosTratamintos térmicos
Tratamintos térmicostoni
 
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdf
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdfSESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdf
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdfKevinGuzman269032
 
Estructuras metalicas
Estructuras metalicasEstructuras metalicas
Estructuras metalicasPC17269082
 
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...LauraRocioBorquezCol
 
Tema 6(9) ampliación acero
Tema 6(9) ampliación aceroTema 6(9) ampliación acero
Tema 6(9) ampliación aceroFran Lausin
 

Similar a Tratamientos termicos de los metales (20)

Tratamientostermicos.
Tratamientostermicos.Tratamientostermicos.
Tratamientostermicos.
 
Clase magistral
Clase magistralClase magistral
Clase magistral
 
Actividad complementaria
Actividad complementariaActividad complementaria
Actividad complementaria
 
la soldadura de arco
la soldadura de arcola soldadura de arco
la soldadura de arco
 
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdftratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
 
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdftratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
tratamientos-termicos-y-superficiales-la-corrosion.pdf
 
tratamientos termoquimicos
tratamientos termoquimicostratamientos termoquimicos
tratamientos termoquimicos
 
expo 25 JUNIO TSTS.pdf
expo 25 JUNIO TSTS.pdfexpo 25 JUNIO TSTS.pdf
expo 25 JUNIO TSTS.pdf
 
Tratamientos
TratamientosTratamientos
Tratamientos
 
Ultimo informe de ciencias
Ultimo informe de cienciasUltimo informe de ciencias
Ultimo informe de ciencias
 
Meta 2 diapo
Meta 2  diapoMeta 2  diapo
Meta 2 diapo
 
Meta 2 diapo
Meta 2  diapoMeta 2  diapo
Meta 2 diapo
 
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosCapitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
 
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicosCapitulo 2. tratamientos tèrmicos
Capitulo 2. tratamientos tèrmicos
 
Tratamientos (1)
Tratamientos (1)Tratamientos (1)
Tratamientos (1)
 
Tratamintos térmicos
Tratamintos térmicosTratamintos térmicos
Tratamintos térmicos
 
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdf
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdfSESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdf
SESION 6 (T) TRATAMIENTO TERMICO.pdf
 
Estructuras metalicas
Estructuras metalicasEstructuras metalicas
Estructuras metalicas
 
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...
Endurecimiento superficial del acero por difusion de carbono y su temple TESI...
 
Tema 6(9) ampliación acero
Tema 6(9) ampliación aceroTema 6(9) ampliación acero
Tema 6(9) ampliación acero
 

Tratamientos termicos de los metales

  • 1. TRATAMIENTOS TERMICOS Y ACABADOS DE LOS METALES ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN 2.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS 2.1.- RECOCIDO 2.2.- TEMPLE 2.2.1.- TEMPLABILIDAD 2.3.- REVENIDO 3.- TRATAMIENTOS DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL 3.1.- TEMPLE DE SUPERFICIE 3.2.- TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS 4.- PROTECCIÓN ANTICORROSIVA DE LOS METALES 4.1.- RECUBRIMIENTOS NO METÁLICOS 4.2.- RECUBRIMIENTOS METÁLICOS 4.3.- RECUBRIMIENTOS QUÍMICOS BIBLIOGRAFÍA - ROSIQUE JIMÉNEZ, J., COCA, P.(1987):Ciencias de los materiales, Ed. Pirámide, S.A.,Barcelona. - ROSIQUE JIMÉNEZ, J., COCA, P.(1967):Tecnología general para ingenieros, Ed. Cosmos, Valencia. - LEYENSETTER,A.(1974):Tecnología de los oficios metalúrgicos, Ed. Reverté, S.A.,Barcelona. - AA.VV.(1987):Tecnología de los metales, Ed. Reverté, S.A., Barcelona.
  • 2. 1.- INTRODUCCIÓN ¿Qué importancia tienen los tratamientos de los metales en tecnología?, ¿Qué clase de tratamientos existen?, ¿Qué es la corrosión?, ¿Cómo se atenúa la corrosión en los metales?,... estas y otras preguntas las contestaremos a lo largo del desarrollo del tema. Los metales, sobre todo los aceros y sus aleaciones, tal como se encuentran en el comercio, después de su proceso de obtención, colada, solidificación y forja, no tienen la estructura adecuada para conseguir las mejores características de utilización. Por ello es preciso someterlos a una serie de tratamientos que puedan modificar la estructura interna o únicamente la composición superficial y así modificar las propiedades mecánicas (dureza, resistencia a la fatiga, resiliencia,...) de las piezas, acorde con el uso posterior que se haga de ellas. Por otro lado, las piezas durante el servicio pueden verse afectadas por la corrosión, entendida esta como la destrucción de materiales a consecuencia de reacciones químicas o electroquímicas con el medio que las rodea (según DIN 50900) La corrosión química es debida a la descomposición superficial de la pieza por reacciones con ciertas sustancias (humedad, ácidos, lejías, soluciones salinas) en las que desempeña un papel importante el oxígeno y la oxidación. Para que se produzca corrosión electroquímica tiene que existir un líquido conductor de la electricidad ( agua, humedad,...), un electrolito, entre dos metales. Formando así lo que se llama un elemento galvánico, donde el polo es corroído. Este elemento galvánico puede originarse por el contacto de dos metales distintos sin capa aislante intermedia (corrosión intercristalina), por existir grietas internas en el metal (corrosión de contacto), por estar la estructura del metal constituido por cristales de diferentes sustancias (corrosión intercristalina), por existir grietas internas en los cristales del metal, provocando tensiones eléctricas en las partes del cristal (corrosión transcristalina). También puede suceder que la corrosión conduzca a la formación de pequeñas grietas, que al estar la pieza sometida a tensiones mecánicas, estas actúan como entalladuras que pueden provocar la rotura de la pieza (corrosión con formación de grietas existiendo tensiones mecánicas). Debido a todas estas reacciones las piezas deben someterse a procedimientos anticorrosivos que tiendan a alargar la vida de funcionamiento.
  • 3. 2.- TRATAMIENTOS TÉRMICOS Los tratamientos térmicos tienen por objeto modificar la estructura de los materiales metálicos mediante el ciclo de calentamiento y enfriamiento. Esto permite modificar ciertas propiedades, sobre todo mecánicas, relacionadas con la estructura de los metales. Sólo son susceptibles de tratamientos térmicos las aleaciones que experimentan transformaciones en estado sólido. Estos tratamientos térmicos se aplican principalmente en los aceros. Es preciso, para comprender las transformaciones de la estructura de un acero, conocer sus componentes estructurales. Las variaciones de las propiedades vienen dadas en función del contenido de carbono, según el contenido de carbono se distinguen tres tipos de aceros: - Eutectoide (del griego: igualado, nivelado): acero con un 0,86% de C que tiene una cantidad equilibrada de cristales de hierro (ferrita, estructura centrada en el centro que tiene un átomo de hierro en los ocho vértices del cubo y un átomo de hierro en el centro) y carburo de hierro (cementita) que forman cristales homogéneos e uniformes denominados perlita. - Hipoeutectoide: acero con menos del 0,86% de C, contiene poco carbono para formar la estructura perlita por lo que queda ferrita sobrante formando una estructura no equilibrada llamada ferrita-perlita. - Hipereutectoide: acero con más de 0,86% de C, todos los cristales de hierro se emplean en formar perlita quedando carburo de hierro (cementita) sobrante dando una estructura no equilibrada que se designa con el nombre de perlita-cementita. Los diferentes estados de la estructura, que son dependientes del contenido de C y de la temperatura, aparecen representados en el diagrama hierro-carbono de la figura 41.1.
  • 4. Figura 41.1.- Diagrama hierro- carbono En el caso del acero eutectoide se realiza la transformación de estructura al llegar a los 723 C. En este punto se descompone la perlita y el carbono se disuelve completamente en el hierro. La nueva estructura formada se llama austenita (estructura centrada en las caras pues tiene los átomos de hierro distribuidos en los vértices del cubo y en el centro de las caras, dejando el interior del cubo hueco de forma que el átomo de carbono se pueda alojar en el interior). En los aceros hipoeutectoides al llegar con el calentamiento a los 723 C (Línea P-S) pasa toda la perlita a austenita mientras que la ferrita restante sólo se transforma en austenita en el campo de temperaturas comprendidas entre las líneas P-S y G-S. En los aceros hipereutectoides cambia su estructura en la línea S-K. La perlita pasa a austenita y la cementita se transforma en austenita en el campo de temperaturas G-S-K. En el enfriamiento lento vuelve la estructura, liberando los átomos de carbono, a su estado de partida. Pero si se enfría bruscamente desde temperaturas por encima de la línea GSK, se formará una red centrada en el centro y a los átomos de carbono no les dará tiempo para salir del interior de los cubos en los que se hallaban. La coexistencia del átomo de hierro y del carbono en el interior refuerza la red cristalina proporcionando al acero una mayor dureza. Esta estructura recibe el nombre de martensita. La primera fase de todo tratamiento térmico consiste en calentar la pieza de acero desde la temperatura ambiente hasta la temperatura deseada, siendo ésta, la mayor parte de los tratamientos térmicos de los aceros, la temperatura a la cual se obtiene una estructura austenítica en el acero. El calentamiento hasta la temperatura de austenización debe conducirse de forma que no se establezcan elevadas diferencias de temperatura entre la periferia y el núcleo de la pieza, pues de lo contrario, como consecuencia de la desigual dilatación de ambas zonas, pueden engendrar elevadas tensiones que originen grietas. Por tanto, se debe aumentar la temperatura con una velocidad de calentamiento que es función del espesor máximo de la pieza a calentar. La homogeneidad en la estructura austenítica permaneciendo un tiempo en la temperatura de austenización. Ese tiempo es función del espesor de la pieza y de su composición. Temperatura de calentamiento y tiempo de permanencia son dos factores a tener en consideración en la fase de calentamiento pues un exceso de ambos puede producir estructuras de acero no deseadas, como puede ser el acero sobrecalentado (debido al aumento de uno de los dos factores se produce un aumento en el tamaño del grano austenítico) o el acero quemado (por exceso de temperatura de calentamiento se produce una fusión en los bordes de los granos que facilita la oxidación intergranular, fig.41.2).
  • 5. La elección del dispositivo de calentamiento debe ser de forma que: A) Se pueda alcanzar en él la temperatura adecuada con una velocidad de calentamiento más conveniente. B) La temperatura de las piezas colocadas en su interior es uniforme. C) Se pueda mantener constante la temperatura (±5 C) durante el tiempo que se desee. D) Su atmósfera será tal que las piezas durante el calentamiento no experimentaran oxidación o descarburación aparente. Una clasificación de los dispositivos de calentamiento, atendiendo a la relación entre el metal y el hogar, será: 1) Hornos en que el metal se halla en contacto con el combustible o su llama: fragua, sopletes,... 2) Hornos en que el metal no está en contacto con la llama pero sí con los gases de combustión: horno de cámara. 3) Hornos en que el metal no está en contacto con la llama ni con los gases: mufla y eléctricos. La segunda fase del tratamiento térmico es el enfriamiento de la pieza, dependiendo de como se lleve a cabo nos podemos encontrar con los siguientes tratamientos: 2.1.- Recocido Tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, se transforma en los constituyentes más estables. Se emplea para: homogeneizar la estructura, afinar el grano, facilitar el mecanizado, eliminar la acritud que produce el trabajo en frío, las tensiones internas y modificar las propiedades físicas y químicas. El enfriamiento lento se consigue dejando la pieza en el interior del horno y regulando automáticamente la disminución de la temperatura, o bien apagando y dejándolo enfriar a la temperatura ambiente. También puede hacerse sacando la pieza del horno e introducirla en baños fundidos (sales o metales) donde se regula el enfriamiento, o recubriéndolas con arenas o cenizas calientes.
  • 6. Según el fin que nos propongamos, se distinguen los siguientes tipos de recocido: - Recocido homogéneo: Para destruir las heterogeneidades químicas (segregaciones de carbono, azufre y fósforo) que se originan durante la solidificación. En este caso la temperatura de calentamiento es muy elevada obteniéndose acero sobrecalentado que hay que regenerar. - Recocido de regeneración: Se da a los aceros sobrecalentados para afinar el tamaño de grano y cuando se desee destruir el efecto de un tratamiento térmico mal efectuado. - Recocido de ablandamiento: Se efectúa cuando hay necesidad de mecanizar piezas de acero templadas, con objeto de quitarles la dureza y facilitar la operación de mecanizado. - Recocido de estabilización: Se da después de los trabajos de forja, laminado y mecanizado, así como a las piezas fundidas, para eliminar las tensiones internas, pero sin llegar a ablandarse demasiado. - Recocido isotérmico: Consiste en enfriar las piezas, en estado austenítico, en un baño de sales, dejándolas allí hasta que la austenita pasa a perlita. Conseguido esto, se enfría al aire. Es más rápido que los de enfriamiento continuo. 2.2.- Temple Tratamiento térmico en el que la austenita, enfriada lentamente, no sufre una regresión estructural sino que se transforma en martensita de mayor dureza. Con este tratamiento se pretende modificar las propiedades físicas (magnetismo remanente y resistencia eléctrica) y químicas ( los aceros templados resisten mejor que los aceros recocidos, la acción de ciertos ácidos). Las piezas se enfrían cediendo calor al medio de enfriamiento, a través de su superficie, con tanta mayor velocidad cuanto mayor es la diferencia de temperaturas entre ambas. Esta velocidad de enfriamiento depende de una constante, M, denominada coeficiente de película o conductividad térmica de la entre cara ( su valor es función del estado de la superficie de la pieza, de la naturaleza de la capa de la entrecara, temperatura inicial del medio, de su volumen, viscosidad, densidad, calor latente de vaporización, temperatura de ebullición y conductibilidad calorífica) y de la temperatura, dimensiones y conductibilidad térmica, K, de la pieza.
  • 7. La eficacia del medio se mide por su severidad de temple, definida por la expresión: H= M/2K, que regula la velocidad de enfriamiento en la superficie de la pieza. La distribución de temperaturas (o velocidad de enfriamiento) en el interior de la pieza depende del producto HD, donde D es el diámetro de redondo equivalente ( suponemos la pieza de forma cilíndrica y de longitud muy superior al diámetro D, cuyo núcleo o eje se enfría con la misma velocidad que el punto de la pieza que lo hace con menor velocidad de enfriamiento). Los medios de enfriamiento más usuales son: a) Aire en calma o a presión.- La pieza se enfría por radiación, convección y conducción, se consigue la menor severidad de temple. Sólo es aplicable a aceros con baja velocidad crítica de temple ( velocidad mínima de enfriamiento que se necesita para evitar la regresión de la estructura. b) Aceites minerales.- Los mejores aceites para templar son los obtenidos por destilación fraccionada del petróleo. No tienen elevada severidad de temple y se emplean para templar aceros altos en carbono y de pequeña sección y también en aceros aleados, cuya velocidad crítica de temple sea relativamente baja, aún cuando la sección sea algo elevada. En este último caso se reduce el peligro de grietas y deformaciones. c) Agua y agua con sales disueltas.- El agua es el medio de enfriamiento más usado en el temple. se emplea sola o con sales disueltas (10% ClNa), en reposo o con agitación y suministra la mayor severidad de temple. Tiene el inconveniente de su baja temperatura de ebullición que hace que se forma una capa de vapor alrededor de la pieza dificultando el enfriamiento, lo que se evita por la agitación. d) Sales y metales fundidos.- Tanto los metales fundidos (mercurio, plomo, plomo-estaño,...) como ciertas sales se emplean como medios de refrigeración en los tratamientos isotérmicos. Su comportamiento respecto a la severidad de temple es muy parecido al de los aceites, sin embargo, por agitación, se logra aumentarla considerablemente. Los factores que influyen en el temple son: la composición del acero, pues la capacidad de temple de un acero se mide por la mayor o menor dureza que se puede conseguir y es función del % de carbono; la temperatura de temple, que será diferente según el tipo de acero empleado; la velocidad de enfriamiento, ya que no es la misma para todos los puntos de la pieza, para que esta que de totalmente templada (estructura martensítica), se precisa que la menor de las velocidades de enfriamiento (en el núcleo de la pieza) sea superior a la velocidad crítica de temple. Las velocidades más elevadas pueden originar grietas y deformaciones.
  • 8. Los principales defectos en el temple son: - Oxidaciones y descarburación.- Se debe al calentamiento en atmósferas excesivamente inadecuadas. - Exceso de fragilidad.- Se produce por calentamiento a temperatura excesivamente altas, que provocan el crecimiento del grano. - Falta de dureza.- Puede ser debida: a un calentamiento a temperatura demasiado baja, a una descarburación superficial o a velocidades de enfriamiento inferiores a la crítica. - Deformaciones.- Son debidas a un calentamiento o enfriamiento desigual de la pieza y también a u apoyo inadecuado durante el calentamiento en el horno. Para evitar las deformaciones en el enfriamiento, las piezas largas se introducen en el baño de enfriamiento verticalmente y en dirección de su eje, y las delgadas, de canto. - Grietas y roturas.- Pueden ser debidas a los cambios de volumen que se originan durante el temple, como consecuencia de la desigual velocidad de enfriamiento entre el núcleo y la periferia de la pieza. También puede ser por el aumento de volumen que acompaña a la formación de martensita, que al formarse la del núcleo, ejerce una fuerte presión sobre la capa periférica, ya transformada, dura y frágil. Además del temple de enfriamiento continuo que hemos descrito se emplea el temple escalonado martensítico o «martempering», una vez obtenida la estructura austenítica la pieza se enfría rápidamente, en un baño de sales fundidas, hasta la temperatura próxima(superior) a la de comienzo de la transformación de austenita en martensita, donde se mantiene el tiempo necesario para que toda la masa de la pieza adquiera esta temperatura, sin dar lugar a que la austenita experimente transformación alguna. Una vez conseguida la homogeneidad de temperatura se extrae la pieza del baño y se enfría rápidamente a temperatura ambiente. Otro tratamiento sería el temple escalonado bainítico o «austempering». 2.2.1.- Templabilidad Al estudiar los factores que influyen en la velocidad de enfriamiento, hemos visto que las dimensiones de la pieza desempeña un papel fundamental, de forma que en las de bastante sección, a medida que penetra hacia el núcleo, la velocidad de enfriamiento va disminuyendo. Esto puede ser el origen de que en una misma sección se formen distintos constituyentes estructurales durante el temple. Pues bien, a la mayor o menor aptitud de un acero para que se forme una estructura martensítica en todos los puntos de su sección, cuando se enfría en unas condiciones determinadas, a partir del estado austenítico, se le
  • 9. denomina TEMPLABILIDAD. Como esto depende de la velocidad de enfriamiento que, a su vez, depende del valor del producto HD. Según su valor tendremos: a) Si HD es pequeño, (lo que sucede cuando la severidad de temple es baja y las dimensiones de la pieza pequeñas) se puede considerar que la velocidad de enfriamiento es la misma en todos los puntos de la sección. b) Si HD es grande, (bien porque la severidad de temple sea elevada, bien porque lo sean las dimensiones de la pieza) entonces la diferencia de velocidad entre la periferia y el núcleo es elevada. Por tanto, si el acero es de muy baja templabilidad, sólo quedará templada una pequeña zona periférica de la pieza; pero si la templabilidad es muy elevada, una pieza de las mismas dimensiones puede quedar totalmente templada. Una medida de la templabilidad es el ensayo Jominy que consiste en templar una probeta (25 mm de diámetro y 100 mm de longitud) en un dispositivo normalizado (fig. 41.3a y b), de forma que un chorro de agua a 20-25 C enfríe sólo la base inferior de la misma, previamente calentada a la temperatura de temple durante 30 min.. Después se rectifican dos generatrices opuestas, se mide la dureza a intervalos de 10 mm a partir de la base templada y se construye la curva jominy correspondiente (fig. 41.4). La templabilidad es tanto mayor cuanto menos desciende la curva. Figura 41.3 Figura 41.4 2.3.-Revenido Tratamiento térmico que se da a los aceros después del temple para quitarles la fragilidad y las tensiones internas. Consiste en calentar las piezas, después de templadas, para provocar la transformación de la martensita en formas más estables, seguido de un enfriamiento más bien rápido. Su efecto depende de la temperatura de calentamiento y del tiempo de permanencia en ella. Según sea la temperatura de
  • 10. revenido así se elevan con ello la tenacidad del acero, pero también disminuirá correlativamente su dureza. Existen ciertos intervalos de temperatura, donde el revenido, en vez de aumentar la resiliencia, la disminuye (en los aceros ordinarios se da en el intervalo 250-400 C). 3.- TRATAMIENTOS DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL Existen piezas (engranajes, coronas, levas, válvulas,...) que en servicio están sometidas a choques, vibraciones y rozamiento superficial intenso. Para soportar estas condiciones de trabajo se requiere elevada tenacidad y resiliencia, junto con una gran dureza superficial para resistir el desgaste. Como estas características no son posibles obtenerlas por los procedimientos corrientes de temple ya expuestos, se emplean dos tipos de tratamientos: 3.1.- Temple Superficial Consiste en realizar un calentamiento muy rápido de la superficie para que sólo una fina capa pueda alcanzar la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento también rápido. Así se logra una capa superficial de martensita sin que el núcleo se haya transformado. Previamente las piezas se han templado y revenido para conseguir la máxima resiliencia. Según el modo de calentamiento se distinguen dos tipos de temple superficial: 1) a la llama o «flameado».- La superficie a tratar se calienta con la llama muy concentrada de un soplete oxiacetilénico, enfriándola muy rápidamente con un chorro de agua a presión. 2) por inducción.- El calentamiento superficial se consigue mediante corriente alterna, introduciendo la pieza en un solenoide con una o varias espiras por el que circula la corriente a alta frecuencia. La pieza, una vez calentada, se enfría rápidamente con un chorro de agua a presión. 3.2.- Tratamientos Termoquímicos Con ellos se modifica la composición química de la superficie de la pieza, introduciéndole ciertos elementos mediante el proceso de difusión (fundado en el movimiento de los átomos en estado sólido y su aumento con la temperatura). El fenómeno se conoce con el nombre general de cementación. Con ello se trata de conseguir algunos de los fines siguientes: a) Aumentar la dureza superficial, sin alterar la ductilidad y resiliencia del núcleo.
  • 11. b) Favorecer las cualidades de lubricación y rozamiento. c) Aumentar la resiliencia al desgaste. d) Aumentar la resistencia a los esfuerzos de fatiga. e) Mejorar la resistencia a la corrosión. Según la naturaleza del agente cementante, se distinguen los siguientes tratamientos termoquímicos: - Cementación al carbono.- Consiste en aumentar la concentración de carbono en la superficie de la pieza de acero, calentándola hasta la temperatura de austenización, en presencia de un medio cementante capaz de ceder carbono atómico. Por temple posterior se consigue la dureza superficial y resistencia al desgaste, junto a elevadas características de ductilidad y resiliencia. - Nitruración.- Consiste cementar superficialmente los aceros con nitrógeno, calentándolo a 500-525 C, en una corriente de gas amoníaco, que en la superficie de la pieza se disocia según la reacción: El nitrógeno atómico se difunde en el hierro con facilidad, formando nitruros con elementos de aleación del acero (Al, Cr) conseguiéndose elevadas durezas. Los aceros de nitruración van siempre aleados con aluminio, cromo y molibdeno. Se templan y revienen antes de ser sometidos a este proceso y no necesitan ningún otro tratamiento posterior. - Cianuración.- Consiste en crear en las piezas de acero una capa superficial rica en carbono y nitrógeno, introduciéndolas en un baño líquido (mezcla de cloruro, cianuro y carbonato sódico). A la temperatura de proceso (800-900 C), en presencia de oxígeno del aire, tiene lugar las reacciones: que suministra el CO y N (atómico) necesario. - Carbonitruración.- Al igual que el anterior, tiene por objeto obtener una capa rica en carbono y nitrógeno. Se diferencia en que los agentes del proceso son ahora una mezcla de hidrocarburos gaseosos, amoníaco y óxido carbónico. - Sulfinificación.- Consiste en crear una capa superficial rica en S, N y C. La pieza se introduce, a 560- 570 C, en un baño de sales formado por una mezcla de cianuro, sulfito o hiposulfito sódico anhidro, carbonato sódico y cloruro potásico, que reaccionan dando el cianato y sulfocianuro necesarios para proporcionar el S, N atómicos y el CO que se utilizan en el proceso de contacto de la pieza. La capa sulfinizada, sin aumento de dureza con respecto al metal base, favorece la lubricación, mejora las características de resistencia al desgaste, evita el agarrotamiento y se autopropaga hacia el interior.
  • 12. 4.- TRATAMIENTOS DE PROTECCIÓN ANTICORROSIVA La vida y seguridad de funcionamiento de las piezas y elementos constructivos depende frecuentemente del grado en el que se puedan evitar los procesos de corrosión. Todos los procesos de protección anticorrosiva tienden, o bien a evitar la formación de elementos galvánicos, o bien a impedir el ataque de sustancias que descompongan químicamente el metal. 4.1.- Recubrimientos no Metálicos Impiden el contacto de la superficie de las piezas con los agentes que pudieran atacarlas. los recubrimientos más empleados son: - Aceitado y engrasado.- Muchas piezas de acero y hierro tienen que permanecer brillantes con vistas a su utilización (aparatos de medición, superficies de desplazamiento, roscas, pernos,...), protegiéndose, durante el almacenaje, con aceites y grasa exentas de ácidos. Esta protección únicamente abarca el tiempo de almacenaje antes de la puesta en uso de la pieza. Antes del engrase tiene que estar la pieza metálicamente limpia. - Pinturas a brocha o a pistola.- Se distingue entre la pintura de fondo (o de base) y la de cubrimiento, pudiendo ser ambas de varias capas. La de fondo tiene que comportarse como químicamente neutra respecto a la pieza, debe adherirse bien y ser un buen fondo adhesivo para las demás capas. La capa de recubrimiento debe ser impermeable al agua, resistente a la luz, dura, pero al mismo tiempo elástica y en algunos casos resistentes al calor. La superficie a proteger debe estar antes de la aplicación de la pintura totalmente libre de capas de corrosión y de suciedad y generalmente habrá que desengrasarla. Con frecuencia se aplica el minio, óxido de plomo, que forma una capa impermeable sobre la que se aplica la conveniente (óleo, barniz,...) de acuerdo a su aplicación. - Esmaltado.- La masa de esmalte consta de polvo de vidrio (cuarzo, feldespato y arcilla) y sustancias colorantes. Los esmaltes se hacen por pulverización o inmersión y se somete la pieza, en el horno de esmaltar, a temperaturas entre 600-1000 C. La fundición vítrea obtenida es muy dura, resistente al calor y capaz de resistir ataques químicos, pero muy frágil. El esmalte se ha de aplicar tan fino como se pueda. - Recubrimientos plásticos.- Se obtienen por inmersión en plástico líquido o bien por lacado. Sirven para proteger contra la corrosión y aíslan eléctricamente.
  • 13. 4.2.- Recubrimientos Metálicos Para obtener una buena protección contra la corrosión mediante recubrimientos metálicos, es necesario conocer el comportamiento electroquímico del metal de protección respecto al metal de la base. Los principales procedimientos de aplicación de metales son: - Procedimiento de inmersión en baño fundido.- Las piezas, una vez limpias y desengrasadas en un baño de ácido, se sumergen en el metal fundido, posteriormente se sacan y se deja escurrir el metal sobrante, quedando una capa delgada que es calentada para que se adhiera bien. - Metalizado galvánico (niquelado, cromado, cobreado).- La pieza limpia se sumerge en una solución de sal metálica y se une por el polo negativo a una fuente de corriente continua. En el polo positivo se fija el metal de recubrimiento. Por la acción de la corriente eléctrica los iones metálicos cargados positivamente emigran de la solución de sal depositándose en la superficie de la pieza. - Pulverizado del metal.- El metal de recubrimiento se introduce, en forma de alambre, en la pistola de pulverizar y se licua mediante una llama de gas o por vía eléctrica. El metal líquido se aplica sobre la superficie con aire a presión. - Chapeado.- Consiste en el laminado de capas metálicas finas sobre el metal base. 4.3.- Recubrimientos Químicos - Pavonado.- Se da a las piezas una protección superficial negra por combustión repentina de aceite a 400 C. Esta protección no es duradera. - Fosfatado (bonderizado).- Por rociado o inmersión se aplica una solución acuosa de fosfatos de magnesio o de cinc (sales de ácido fosfórico) a la superficie metálica, previamente desoxidada y desengrasada. De este modo se forma una capa protectora de fosfato de hierro. - Anodizado (procedimiento eloxal).- Este proceso se aplica sobre piezas de aluminio y sus aleaciones. En un baño de ácido sulfúrico empleado como electrolito se pone una placa de plomo (polo negativo) y la pieza de aluminio (polo positivo). Si se hace pasar una corriente continua, en la pieza se forma una capa de óxido (anonizado o capa eloxal) debido al oxígeno liberado. Esta capa posee una gran dureza, es muy resistente a influencias químicas y no es conductora de electricidad.
  • 14. - Protección catódica.- Una varilla de magnesio se une mediante un conductor con el cuerpo de acero a proteger, el magnesio desprende iones (elemento galvánico). Los electrones liberados fluyen hacia el acero generando una tensión que evita que los iones se desprendan del hierro y destruyan el metal. 5.- CONCLUSIONES Destacar la importancia de los tratamientos de los metales en tecnología. A lo largo de este tema hemos podido observar que el objetivo que se persigue con los tratamientos es el mejorar las propiedades de las piezas metálicas, mediante la modificación de su estructura interna o superficial, para soportar las condiciones de trabajo, así como el prolongar la vida y seguridad de funcionamiento. Dado que las piezas tras su proceso de obtención no presentan las propiedades requeridas para su posterior uso, es preciso someterlas a ciertos tratamientos térmicos, termoquímicos o de protección anticorrosiva para conseguir las características demandadas. De ahí, la importancia de este tema en el mundo industrial.