Criterios para elegir el mejor tratamiento térmico industrial según cada necesidad

La utilización de los diferentes tratamientos térmicos que se aplican en la industria en general permiten mejorar las características técnicas del acero y sus aleaciones, así como las de otros metales, como recoge Bautermic en este artículo.

En los tratamientos térmicos se utilizan procesos muy variados o una combinación de los mismos, según el fin que se pretende conseguir. La gran diversidad de tratamientos térmicos, las distintas aleaciones, sus reacciones térmicas y las diferentes exigencias técnicas, físico-químicas y mecánicas de dureza, flexibilidad, deslizamiento, etc., que se pretenden conseguir, requieren soluciones y conocimientos muy profundos de la materia.

Con los tratamientos térmicos lo que se pretende básicamente es endurecer o ablandar o eliminar las tensiones provocadas en los aceros debido a un estirado, prensado, forjado o mecanizado. Modificando la estructura cristalina total o parcialmente para cambiar las características mecánicas del material.

Pueden distinguirse dos razones principales para efectuar tratamientos térmicos: para conseguir un endurecimiento —temple— o un ablandamiento —recocido—.

1. Temple: el temple consiste en calentar el acero a una temperatura determinada por encima de su punto de transformación (ver las especificaciones de cada tipo de acero, (temperatura de temple) para lograr una estructura cristalina determinada (estructura austenítica), seguido de un enfriamiento rápido con una velocidad superior a la crítica, que depende de la composición del acero, para lograr una estructura austenítica, martensítica o bainítica, que proporciona a los aceros una dureza elevada.

Para conseguir un enfriamiento rápido se introduce el acero caliente a temperatura de temple en un medio líquido, que puede ser agua, aceite, sales fundidas o bien se efectúa el enfriamiento con aire o gases. La velocidad de enfriamiento depende de las características de los aceros y de los resultados que se pretenden obtener.

• Temple isotérmico: en casos determinados se interrumpe escalonadamente el enfriamiento a unos limites de temperatura comprendidos entre 180-600 °C, alcanzándose de esta manera un temple con el mínimo de variación en las dimensiones de las piezas y un mínimo riesgo de deformación, consiguiéndose durezas y resistencias determinadas, de acuerdo con las estructuras cristalinas en lo que se refiere a austenita, martensita o bainita. Según el escalonado de temperaturas de enfriamiento, se denominan:

A) Temple Austempering: entre 200 y 600 °C.

B) Temple Martempering: entre 200 y 400 °C.

C) Temple en Baño caliente salino: a temperatura de 200 °C.

Los procedimientos de temple descritos se refieren al endurecimiento del material tratado, existen otros tratamientos que permiten una más amplia variación de las características de dureza y resistencia al desgaste añadiendo carbono (cementación), nitrógeno (nitruración), cianuros (carbonitruración) o bien otros compuestos a la superficie de las piezas tratadas. La difusión de estos compuestos químicos se realiza en hornos de sales fundidas, en hornos de atmósferas o por bombardeo iónico en hornos de vacío.

2. Recocido: el recocido pretende conseguir lo contrario que el temple, es decir un ablandamiento del material que se consigue al poner en equilibrio la estructura cristalina interior del acero, que se había deformado por el enfriamiento brusco, por diversos tratamientos térmicos o por la mecanización de la pieza, forja, estampado, trefilado, torneado, etc.

• Recocido isotérmico: Otros recocidos se efectúan para modificar la repartición de los componentes de la estructura cristalina (transformación de la perlita laminar), éste recocido es muy frecuente en piezas estampadas para la industria de automoción.
• Recocido normalizado: Es un recocido que se efectúa para proporcionar una buena y fácil mecanización de las piezas, lo cual depende de su estructura cristalina. El normalizado se efectúa antes del temple, ya que el resultado de éste depende del estado inicial de la estructura de las mismas. También se realizan recocidos para la eliminación de tensiones a temperaturas inferiores al punto de transformación.

*Existen otros tipos de recocidos como son: de recristalización, de perlitización, de difusión o recocidos intermedios. Todos ellos se realizan básicamente para eliminar las tensiones, reestructurando la composición de los aceros.

3. Revenido: Tiene como objetivo disminuir la fragilidad producida por el temple. Consiste en calentar las piezas de acero que han sido templadas a una temperatura inferior a su punto de transformación Ac1 aproximadamente 730 °C durante cierto tiempo de estabilización, seguido de un enfriamiento cualquiera con el fin de eliminar las tensiones producidas en el temple o bien disminuir su dureza. Según los efectos que se deseen, las temperaturas a emplear oscilan entre 150 y 600 °C.

Los tratamientos térmicos están determinados por las características de los aceros, las exigencias de las piezas tratadas, su forma geométrica y sus dimensiones. Generalmente se efectúan sobre piezas ya mecanizadas o en su última fase de fabricación, por lo que si se producen fallos, son generalmente muy costosos especialmente en el caso de matrices, moldes o herramientas.

Aparte de los tratamientos indicados existe un gran número de otros muy específicos como envejecimiento acelerado, boronizado, sulfinizado, desgasificado, oxidación, recristalización, reducción de sinterizado, etc.