El tratamiento térmico de metales es una técnica fundamental en la industria, que consiste en someter a diferentes procesos de calentamiento y enfriamiento a los materiales metálicos para modificar sus propiedades físicas y mecánicas.
En este artículo, exploraremos en detalle qué es el tratamiento térmico y cuáles son sus objetivos principales.
¿Qué es el tratamiento térmico?
El tratamiento térmico es un conjunto de operaciones controladas que se aplican a los metales con el fin de alterar sus características estructurales. Estos procesos se llevan a cabo mediante la aplicación de calor seguido de un enfriamiento rápido o lento, dependiendo del efecto deseado.
El objetivo principal es mejorar las propiedades mecánicas, como la dureza, la resistencia, la tenacidad y la ductilidad, así como la resistencia a la corrosión y la estabilidad dimensional de los metales.
Tratamientos térmicos y sus objetivos
En los tratamientos térmicos, las piezas metálicas se someten a altas temperaturas en un horno con una atmósfera gaseosa controlada y seleccionada en función de las propiedades que se desean modificar, como la dureza superficial, la ductilidad, la resistencia al desgaste y el aspecto estético.
La etapa final de un ciclo de tratamiento térmico es el temple, que implica enfriar controladamente las piezas hasta alcanzar la temperatura ambiente. El objetivo es obtener piezas con características mecánicas diferentes a las de la pieza inicial.
El tratamiento térmico de metales es un proceso utilizado para modificar las propiedades de los metales mediante el control de su temperatura. Este proceso se lleva a cabo en diferentes etapas y tiene como objetivo principal mejorar la estructura y las características mecánicas de los metales.
El tratamiento térmico consta de tres etapas principales:
- Calentamiento: Durante esta etapa, las piezas metálicas se calientan a una temperatura específica en un horno. El calentamiento se realiza lentamente para garantizar que la temperatura se distribuya de manera uniforme en toda la pieza.
- Sostenimiento: Una vez que se alcanza la temperatura deseada, las piezas se mantienen a esa temperatura durante un período de tiempo determinado. Esto permite que los átomos del metal se reorganicen y cambien su estructura interna.
- Enfriamiento: Después del sostenimiento, las piezas se enfrían rápidamente o lentamente, según el tipo de tratamiento térmico que se esté realizando. El enfriamiento controlado es crucial para obtener las propiedades deseadas en el metal tratado.
Existen diferentes métodos de tratamiento térmico que se utilizan según las propiedades que se deseen modificar. Algunos de los tratamientos más comunes son:
- Recocido: Este tratamiento se utiliza para reducir la dureza y aumentar la ductilidad de los metales. Consiste en calentar las piezas a una temperatura específica y luego enfriarlas lentamente. El recocido ayuda a eliminar las tensiones internas y mejorar la maquinabilidad del metal.
- Temple: El temple es un tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la dureza y la resistencia de los metales. Consiste en enfriar rápidamente las piezas calentadas a una temperatura crítica en un medio de enfriamiento, como agua, aceite o aire. Este enfriamiento rápido provoca la formación de una estructura cristalina llamada martensita, que es responsable de las propiedades endurecidas del metal.
- Revenido: Después del temple, algunas piezas pueden ser sometidas a un proceso de revenido. Este tratamiento implica calentar las piezas a una temperatura inferior a la utilizada en el temple y luego enfriarlas lentamente. El revenido ayuda a reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad del metal.
Estos son solo algunos ejemplos de tratamientos térmicos utilizados en la industria de metales. Cada tratamiento tiene sus propias etapas y parámetros específicos, y su selección depende de las propiedades deseadas y del tipo de metal que se esté tratando.
Tipos de tratamiento
Existen dos tipos de tratamiento:
Tratamiento del núcleo en piezas semiacabadas, como el recocido: Este tratamiento se realiza en piezas metálicas semiacabadas y conformadas en frío, como chapas, bobinas de acero o tubos. Su objetivo es aumentar la ductilidad del metal en todo el material, tanto en la superficie como en el núcleo, para poder trabajarlo y obtener la pieza final deseada.
Tratamientos de endurecimiento superficial, como la cementación seguida de temple y revenido, la nitruración, etc.: Estos tratamientos se aplican a las piezas ya acabadas para modificar sus cualidades superficiales y sus propiedades mecánicas, como la dureza, la resistencia a la corrosión y al desgaste, entre otras.
Tratamientos de endurecimiento a baja temperatura
También existen tratamientos de endurecimiento a baja temperatura que utilizan nitrógeno líquido en celdas criogénicas, donde la temperatura puede descender hasta -150 °C. Estos tratamientos se aplican a piezas críticas para las industrias aeronáutica, espacial y de alta precisión.
Antes de ser integradas en estructuras complejas como aviones o satélites, estas piezas deben ser tratadas para garantizar la transformación de la austenita residual (fase más blanda) en martensita (fase más dura).
Esto aumenta su dureza y elimina el riesgo de variación dimensional durante su uso, por ejemplo, en un avión que experimenta cambios regulares de temperatura desde el suelo hasta la altitud de crucero.
Objetivos del tratamiento térmico
El tratamiento térmico de metales persigue diversos objetivos, entre los que se destacan los siguientes:
- Mejora de la dureza: Mediante el tratamiento térmico, es posible aumentar la dureza de los metales, lo que los hace más resistentes al desgaste y a la deformación.
- Incremento de la resistencia mecánica: Al someter los metales a procesos de calentamiento y enfriamiento controlados, se logra aumentar su resistencia a las cargas y esfuerzos, lo que resulta fundamental en aplicaciones donde se requiere resistencia estructural.
- Aumento de la tenacidad y ductilidad: Algunos tratamientos térmicos permiten mejorar la tenacidad y ductilidad de los metales, haciéndolos menos quebradizos y más capaces de soportar impactos y deformaciones sin fracturarse.
- Estabilización dimensional: El tratamiento térmico puede ayudar a reducir la tendencia de los metales a sufrir deformaciones y cambios dimensionales durante su uso, lo que resulta esencial en aplicaciones donde se requiere precisión dimensional.
- Eliminación de tensiones internas: Mediante el tratamiento térmico, es posible eliminar tensiones internas en los metales que se generan durante procesos de fabricación, como la soldadura o el conformado, lo que contribuye a mejorar su estabilidad y durabilidad.
- Mejora de la resistencia a la corrosión: Algunos tratamientos térmicos, como la nitruración y la cementación, permiten aumentar la resistencia de los metales a la corrosión, protegiéndolos de agentes externos que podrían deteriorar su superficie.
Conclusión
El tratamiento térmico de metales es una técnica esencial en la industria para mejorar las propiedades de los materiales metálicos.
A través de procesos controlados de calentamiento y enfriamiento, se logra modificar la estructura y las características mecánicas de los metales, permitiendo su utilización en una amplia variedad de aplicaciones.
