El documento describe diferentes tratamientos térmicos y termoquímicos aplicados a metales como el acero. Explica que los tratamientos térmicos implican calentar y enfriar los metales a temperaturas definidas para mejorar sus propiedades, mientras que los tratamientos termoquímicos también involucran cambios químicos en la superficie. Algunos tratamientos mencionados son el temple, el revenido, la cementación y la nitruración.

1. Universidad de la guajira
Facultad de ingeniería
Programa industrial
Riohacha

2. TRATAMIENTOS TÉRMICOS
proceso que comprende el
calentamiento de los metales o
las aleaciones en estado sólido a
temperaturas definidas,
manteniéndolas a esa
temperatura por suficiente
tiempo, seguido de un
enfriamiento a las velocidades
adecuadas con el fin de mejorar
sus propiedades físicas y
mecánicas
especialmente la dureza,
la resistencia y
la elasticidad. Estos tratamientos
térmicos pueden dar resultados
muy útiles, como producir
superficies duras con un interior
dúctil, incrementar la tenacidad
o disminuir el tamaño del grano.
Nunca alteran las propiedades
químicas. Para conocer a que
temperatura debe elevarse el
metal para que se reciba un
tratamiento térmico es
recomendable contar con los
diagramas de cambio de fases
como el de hierro - carbono
este tipo de diagrama se especifican las
temperaturas en las que suceden los cambios
de fase (cambios de estructura cristalina),
dependiendo de los materiales diluidos
Los tratamientos térmicos han adquirido
gran importancia en la industria en general,
ya que con las constantes innovaciones se
van requiriendo metales con mayores
resistencias tanto al desgaste como a la
tensión. El tiempo y la temperatura son los
factores principales y hay que fijarlos de
antemano de acuerdo con la composición del
acero, la forma y el tamaño de las piezas y las
características que se desean obtener.
Los materiales a los que se aplica el
tratamiento térmico son, básicamente,
el acero y la fundición, formados por hierro y
carbono.

3. MEJORA DE LAS
PROPIEDADES A TRAVÉS
DEL TRATAMIENTO
TÉRMICO
• Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular
de los aceros, reside 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.
• Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición
química se llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos.
• Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar
distintas estructuras cristalinas, con una única composición química,
el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono.
•Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así
aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición
química. Estas propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le de al acero
dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de como se enfría el mismo.
•La forma que tendrá el grano y los micro constituyentes que compondrán al acero,
sabiendo la composición química del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro
(Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama Hierro
Carbono

4. EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL TAMAÑO DE GRANO

5. Etapas del tratamiento térmico

6. ETAPAS DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Calentamiento hasta la temperatura fijada (temperatura de
consigna): La elevación de temperatura debe ser uniforme, por lo que
cuando se calienta una pieza o se hace aumentando la temperatura muy
lentamente o se va manteniendo un tiempo a temperaturas intermedias,
antes del paso por los puntos críticos, este último es el calentamiento
escalonado.
Permanencia en la temperatura fijada. Para que el metal se transforme
por completo debe permanecer un tiempo a la temperatura fijada (unos
dos milímetros por centímetro de espesor).
Enfriamiento desde la temperatura fijada hasta la temperatura
ambiente: Este tiene que ser rigurosamente controlado en función del
tipo de tratamiento que se realice.

7. TRATAMIENTOS TÉRMICOS DEL
ACERO
La clave de los tratamientos térmicos consiste en las
reacciones que se producen en el material, tanto en los
aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren
durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las
piezas, con unas pautas o tiempos establecidos
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal
para que se reciba un tratamiento térmico es
recomendable contar con los diagramas de cambio de
fases como el de hierro-carbono. En este tipo de
diagramas se especifican las temperaturas en las que
suceden los cambios de fase (cambios de estructura
cristalina)

8. Hornos
utilizados para el
tratamiento
térmico
El
calentamiento
por gas
Calentamiento
por resistencia
eléctrica
Hornos según
su atmósfera
En vacío

9. EL CALENTAMIENTO POR GAS
El calentamiento por gas
tiene como ventaja la
economía y como
inconveniente la dificultad
del control de la
temperatura.
Los hornos de gas
pueden ser del tipo de
fuego directo, en el
cual los productos de
la combustión entran
a la cámara de
calentamiento
Alternativamente,
pueden ser de
combustión indirecta,
de manera que la cámara
del horno quede aislada
de los productos de la
combustión.

10. HORNOS SEGÚN SU ATMÓSFERA
En tratamientos térmicos se entiende por
atmósfera la masa gaseosa encerrada dentro del
horno que esta en contacto con la pieza a tratar las
atmósfera pueden tener carácter neutro, oxidante o
reductor el papel desempeñado por la atmósfera
controlada es doble
por una parte evita que se produzcan reacciones
perjudiciales como la oxidación y la
descarbonizacion de las piezas. Por otra parte
permite realizar las acciones previstas a saber, la
reducción de óxidos superficiales y la eliminación
de gas sean absorbidas

11. EN VACÍO
Se utiliza para sintetizar carbonos cementados y
para el tratamiento térmico especial de aceros
aleados se consiguen mediante bombas
mecánicas y de difusión de aceite o mercurio
Las atmósferas neutras de argón helio y
nitrógeno apenas se emplean debido al precio de
estos gases y a las trazas de oxigeno que suelen
contener.

13. TEMPLE
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
(entre 900-950 °C) y se
enfría luego más o
menos rápidamente
(según características de
la pieza)
en un
medio
como
agua,
aceite,
etcétera.
se utiliza
para obtener
un tipo de
aceros de
alta dureza
llamado
martensita.

15. ENSAYO DE TEMPLABILIDAD O ENSAYO DE JOMINY
consiste en
templar una
muestra estándar
de acero llamada
probeta con un
chorro de agua de
caudal y
temperatura
constante
La temperatura
de la probeta se
eleva y se
proyecta el
chorro de agua
por uno de los
extremos de la
probeta.
Luego se mide la
dureza de la
probeta cada 1,5
mm a lo largo y se
traza la curva de
templabilidad.
Ese extremo de la
probeta se
enfriará
rápidamente,
sufriendo el
temple y será más
duro que el otro
extremo.
La curva de
templabilidad
asegura que si la
dureza disminuye
rápidamente
conforme nos
alejamos del extremo
templado, el acero
tendrá una
templabilidad baja
mientras que los
aceros cuyas curvas
son casi horizontales
serán de alta
templabilidad, es
decir, susceptibles de
endurecerse rápido
cuando sufren
temple.

19. REVENIDO
Sólo se aplica a aceros
previamente templados, para
disminuir ligeramente los
efectos del temple,
conservando parte de la
dureza y aumentar la
tenacidad
Después del temple, los aceros suelen
quedar demasiado duros y frágiles para
los usos a los que están destinados. Esto
se corrige con el proceso del revenido,
este proceso consiste en calentar el
acero a una temperatura mas baja que
su temperatura inferior enfriándolo
luego al aire, en aceite o en agua
con esto no se eliminan los
efectos del temple, solo se
modifican, se consigue
disminuir la dureza,
resistencia, y las tensiones
internas, y se aumenta la
tenacidad.
dejando al acero con la dureza
o resistencia deseada

21. El recocido consiste en
calentar un material hasta
una temperatura dada y,
posteriormente, enfriarlo
lentamente. Con este
tratamiento se logra
aumentar la elasticidad,
mientras que disminuye la
dureza.
Su objetivo
principal es
"ablandar" el acero
para facilitar su
mecanizado
posterior
afinar el grano y
ablandar el material,
eliminando la
acritud que produce
el trabajo en frío y
las tensiones
internas.
RECOCIDO

23. Tiene por
Se suele emplear como
tratamiento previo al
temple y al revenido.
El normalizado se
practica calentando
rápidamente el material
hasta una temperatura
crítica y se mantiene en
ella durante un tiempo.
A partir de ese momento,
su estructura interna se
vuelve más uniforme y
aumenta la tenacidad del
objetivo dejar un
material en
estado normal,
es decir, ausencia
de tensiones
internas y con
una distribución
uniforme del
carbono.
acero.
NORMALIZADO

26. Tratamientos termoquímicos

27. Tratamientos termoquímicos
son tratamientos
térmicos en los que,
además de los cambios
en la estructura del
acero, también se
producen cambios en
la composición química
de la capa superficial,
añadiendo diferentes
productos químicos
hasta una profundidad
determinada
Estos tratamientos
requieren el uso de
calentamiento y
enfriamiento controlados
en atmósferas especiales.
Entre los objetivos más
comunes de estos
tratamientos están
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 o
aumentar la resistencia a
la corrosión.

28. 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
revenidos, una gran
dureza superficial,
resistencia al
desgaste y buena
tenacidad en el
núcleo.
CEMENTACION

29. Nitruración
aumenta la dureza superficial,
aunque lo hace en mayor
medida, incorporando
nitrógeno en la composición
de la superficie de la pieza
Se logra calentando el acero a
temperaturas comprendidas
entre 400 y 525 °C, dentro de
una corriente de gas
amoníaco, más nitrógeno.

30. CIANURACION
endurecimiento
superficial de pequeñas
piezas de acero.
Se utilizan baños
con cianuro, carbonato
y cianato sódico. Se aplican
temperaturas entre 760 y
950 °C.

31. CARBONITRURACIÓN
tratamiento térmico superficial del acero, englobado dentro
de los procesos de cementación gaseosa, en el que se
suministra carbono y nitrógeno a la superficie de una pieza de
acero para proporcionarle las características de dureza
deseada.
Concretamente es un tratamiento termoquímico, a medio
camino entre la cementación o carburación (adición de
carbono) y la nitruración (adición de nitrógeno).

32. aumenta la
resistencia al
desgaste por
acción
del azufre.
El azufre se
incorporó al
metal por
calentamiento
a baja
temperatura
(565 °C) en un
baño de sales.
La
incorporación
superficial de
azufre genera
sulfuro de hierro
(S2Fe) como
inclusión no
metálica
(impureza) y se
aloja en los
bordes de grano
lo que fragiliza
al metal, lo cual
hace que
disminuya el
punto de fusión.
Se realiza en
piezas
terminadas
SULFINIZACION

33. IREVERSIBILIDAD
En termodinámica, el concepto de irreversibilidad
se aplica a aquellos procesos que, como la
entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde
esta perspectiva termodinámica, todos los
procesos naturales son irreversibles. El
fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho
de que si un sistema termodinámico de
moléculas interactivas es trasladado de un
estado termodinámico a otro, ello dará como
resultado que la configuración o distribución de
átomos y moléculas en el seno de dicho sistema
variará