Densidades atómicas en celdas unitarias

¡Hola ahí!

Después de mucho tiempo les traemos un nuevo material sobre los tratamientos térmicos de normalizado y temple. Este fue extraído del blog de tecnología del IES Sefarad, en Toledo. Este blog contiene cosas interesantísimas de una manera muy fácil de asimilar, así que podrían pasarse por ahí en caso si quieren profundizar en el tema o simplemente curiosear ¡Comencemos!

¿Qué son los tratamientos térmicos?

Son procesos a los que se someten los metales con la finalidad de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los tratamientos térmicos más importante son:

• Temple.
• Recocido.
• Revenido.
• Normalizado. 

A continuación explicaremos los tratamientos de temple y normalizado.

Temple

Este tratamiento térmico se caracteriza por enfriamientos rápidos ーque pueden ser continuos o escalonadosー en un medio adecuado, bien sea agua, aceite o aire, para transformar la austenita ーforma estable del hierro entre 900 y 1400°Cー   en martensita ーsolución sólida supersaturada de carbono en hierro αー . Mediante el temple se consigue: 

• Aumentar la dureza y la resistencia mecánica.
• Disminuir la tenacidad (aumento de la fragilidad).
• Disminuir el alargamiento unitario.
• Modificar algunas propiedades eléctricas, mecánicas y químicas.

Pasos para realizar el temple

El temple se realiza en tres pasos:

1. Calentamiento del metal: Se realiza en horno, siendo lento hasta los 500°C y rápido hasta la temperatura de temple, por encima de A3 si el acero es hipoeutectoide, y por encima de A1 si el acero es eutectoide o hipereutectoide. 
2. Homogeneización de la temperatura: Se mantiene a la temperatura de temple durante un determinado tiempo a la pieza para que se homogenice en todo el volumen de la pieza a templar.
3. Enfriamiento rápido: Se extrae la pieza del horno y se enfría el material en un fluido denominado medio de temple, a una velocidad superior a la crítica de temple con objeto de obtener una estructura martensítica y así mejorar la dureza y resistencia del acero. El medio de temple puede ser:

• Agua: Es el medio más económico y antiguo. Se consiguen buenos temples con aceros al carbono. Las piezas se agitan dentro del agua para eliminar las burbujas de gas.
• Aceite: Se enfría más lentamente que el agua. 
• Aire: Se enfrían las piezas con corrientes de aire. Se utiliza para los denominados aceros rápidos.

Factores a tomar en cuenta para realizar el temple

A la hora de realizar un temple se deben tener en cuenta los siguientes factores:

• El tamaño de la pieza, puesto que cuanto más espesor tenga la pieza más habrá que aumentar el tiempo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento.
• La composición química del acero, ya que en general, los aceros aleados son más fácilmente templados.
• El tamaño del grano influye principalmente en la velocidad crítica del temple, teniendo más templabilidad el de grano grueso.
• El medio de enfriamiento, siendo el más adecuado para templar un acero el que consiga una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica.

Tipos de temple

Existen distintos tipos de temple, entre estos se encuentran:

1. Temple continuo de austenización completa: Se aplica a los aceros hipoeutectoides. Se calienta el material a 50°C por encima de la temperatura crítica superior A3, enfriándose en el medio adecuado para obtener martensita.
2. Temple continuo de austenización incompleto: Se aplica a los aceros hipereutectoides. Se calienta el material hasta A1 + 50°C, transformándose la perlita en austenita y dejando la cementita intacta, Se enfría a temperatura superior a la crítica, con lo que la estructura resultante es de martensita y cementita.
3. Temple superficial: El núcleo de la pieza permanece inalterado, blanco y con buena tenacidad; la superficie se transforma en dura y resistente a la fricción. Con el temple superficial se consigue que solamente la zona más externa se transforme en martensita, y para ello el tiempo durante el que se mantiene el calentamiento debe ser el adecuado para que solamente un reducido espesor de acero se transforme en austenita.
4. Temple escalonado (martempering): Consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para que se transforme en austenita. Posteriormente se enfría en un baño de sales bruscamente hasta una temperatura próxima pero superior a Ms, con el fin de homogeneizar la temperatura en toda la masa y se acaba reduciendo la temperatura para que toda la pieza se transforme en martensita.
5. Temple isotérmico (austempering): Consiste en calentar el acero a temperatura de austenización y mantenerlo el tiempo necesario para obtener austenita. Posteriormente se enfría bruscamente en un baño de sales hasta una temperatura determinada, para igualar la temperatura en toda la masa y luego se vuelve a disminuir la temperatura para que toda la pieza se transforme en bainita. 

Normalizado

Se trata de calentar el metal hasta su austenización y posteriormente dejarlo enfriar al aire. La ventaja frente al recocido es que se obtiene una estructura granular más fina y una mayor resistencia mecánica. la desventaja es que la dureza obtenida es mayor. El normalizado se utiliza como tratamiento previo al temple y al revenido, aunque en ocasiones puede ser un tratamiento térmico final.

Mediante este proceso se consigue:

• Subsanar defectos de las operaciones anteriores de la elaboración en caliente (colada, forja, laminación) eliminando las posibles tensiones internas.
• Preparar la estructura para las operaciones tecnológicas siguientes (por ejemplo: mecanizado o temple).

En el caso de los aceros con bastante contenido en carbono y mucha templabilidad este tratamiento puede equivaler a un temple parcial, donde aparezcan productos perlíticos y martensíticos. Para aceros con bajo contenido de carbono no aleados no existe mucha diferencia entre el normalizado y el recocido. 

Cuando se trata de aceros de contenido medio en carbono (entre 0,3 y 0.5% C) la diferencia de propiedades es mayor que en el caso anterior, en general, el proceso de normalizado da más dureza.