En nuestra última entrada del blog, tratamos las tres etapas del tratamiento térmico que incluyen calentar el metal a una temperatura determinada (la etapa de calentamiento), mantenerlo a esa temperatura durante un periodo de tiempo específico (la etapa de remojo) y enfriarlo hasta la temperatura ambiente con un método que depende del tipo de metal y de las propiedades deseadas(la etapa de enfriamiento). En este artículo trataremos los cuatro tipos básicos de tratamiento térmico a los que se somete el acero hoy en día: recocido, normalizado, temple y revenido.
Kloeckner trabaja con una amplia gama de socios de acero con tratamiento térmico para proporcionar a nuestros clientes piezas de calidad que se ajusten a sus especificaciones. Ofrecemos productos con tratamiento térmico llave en mano de nuestro inventario nacional de placas, barras y chapas.
El objetivo del recocido es hacer lo contrario del endurecimiento. Los metales se recuecen para aliviar tensiones, ablandar el metal, aumentar la ductilidad y mejorar sus estructuras de grano.
Sin una fase de precalentamiento adecuada, la soldadura puede dar lugar a un metal con temperaturas desiguales, incluso zonas fundidas junto a zonas que están a temperatura ambiente. En esas circunstancias, la soldadura puede debilitar el metal: a medida que la soldadura se enfría, se desarrollan tensiones internas junto a puntos duros y quebradizos. El recocido es una forma de solucionar problemas comunes como éstos y aliviar las tensiones internas.
Para recocido de aceros y otros metales ferrosos para producir el más alto nivel de ductilidad, debe calentar el metal lentamente a la temperatura adecuada, remojarlo y luego dejar que se enfríe lentamente, ya sea enterrándolo en algún tipo de material aislante o simplemente apagando el horno y dejando que tanto el horno como la pieza se enfríen lentamente juntos.
El tiempo que se deja en remojo el metal depende tanto de su tipo como de su masa. Si se trata de un acero con bajo contenido en carbono, necesitará la temperatura de recocido más alta posible y, a medida que aumente el contenido en carbono, la temperatura de recocido disminuirá. Para obtener más información sobre el recocido, consulte nuestra guía sobre el recocido.
El objetivo del normalizado es eliminar las tensiones internas provocadas por el tratamiento térmico, el mecanizado, la forja, el conformado, la soldadura o la fundición. El fallo del metal puede deberse a una tensión incontrolada, por lo que normalizar el acero antes de cualquier endurecimiento puede ayudar a garantizar el éxito de los proyectos.
La normalización sólo se aplica a metales férreos como el acero. Pero hay otra diferencia clave en el proceso de tratamiento térmico: al normalizar, después de calentar el metal a una temperatura más alta, se enfría con aire tras sacarlo del horno.
El acero normalizado es más resistente que el recocido. Con alta resistencia y alta ductilidad, es más resistente que el acero recocido.. Si la pieza metálica debe soportar impactos o tener la máxima tenacidad para resistir tensiones externas, se suele recomendar que esté normalizada en lugar de recocida.
Dado que los metales normalizados se enfrían al aire, la masa del metal es un factor determinante de la velocidad de enfriamiento y del nivel de dureza de la pieza resultante. Durante el normalizado, las piezas más finas se enfrían más rápido en el aire y se vuelven más duras que las más gruesas. Pero, con el recocido y su enfriamiento en horno, la dureza de las piezas gruesas y finas será comparable.
El objetivo del temple no es sólo endurecer el acero, sino también hacerlo más fuerte. Por desgracia, el endurecimiento no sólo tiene ventajas. Aunque aumenta la resistencia, también disminuye la ductilidad, lo que hace que el metal sea más quebradizo. Tras el endurecimiento, es posible que tenga que templar el metal para eliminar parte de la fragilidad.
Para endurecer la mayoría de los aceros, se utilizan las dos primeras etapas del tratamiento térmico (calor a baja temperatura seguido de inmersión durante un tiempo determinado hasta alcanzar una temperatura uniforme), la tercera etapa es diferente. Cuando se endurecen metales, se enfrían rápidamente sumergiéndolos en agua, aceite o salmuera. La mayoría de los aceros requieren un enfriamiento rápido, llamado temple, para ser templados, pero hay unos pocos que pueden enfriarse al aire con éxito.
A medida que se añaden aleaciones al acero, disminuye la velocidad de enfriamiento necesaria para endurecerlo. Esto tiene su lado positivo: la menor velocidad de enfriamiento reduce el riesgo de agrietamiento o deformación. La dureza del acero al carbono depende de su contenido de carbono: hasta un 0,80% de carbono, la capacidad de endurecimiento aumenta con el contenido de carbono. Por encima del 0,80%, puede aumentar la resistencia al desgaste debido a la formación de cementita dura, pero no puede aumentar la dureza.
Cuando se añaden aleaciones al acero para aumentar su dureza, también aumenta la capacidad del carbono para endurecerse y fortalecerse. Esto significa que el contenido de carbono necesario para producir el máximo nivel de dureza es menor en los aceros aleados que en los aceros al carbono sin alear. Como resultado, los aceros aleados suelen ofrecer mejores prestaciones que los aceros al carbono sin alear. .
Cuando se endurece el acero al carbono, éste debe enfriarse por debajo de los 1000°F en menos de un segundo. Pero, una vez que se añaden aleaciones al acero y se aumenta la eficacia del carbono, se incrementa ese límite de tiempo más allá de un segundo. Eso le permite seleccionar un medio de temple más lento para obtener la dureza especificada.
Normalmente, los aceros al carbono se templan en salmuera o agua, mientras que los aceros aleados se templan en aceite. Desgraciadamente, el temple es un proceso que produce grandes tensiones internas y, para aliviar el acero, una opción es templarlo. Justo antes de que la pieza se enfríe, se saca del baño de temple a una temperatura de 200 °F y se deja enfriar al aire. El intervalo de temperatura entre la temperatura ambiente y los 200°F se denomina "intervalo de craqueo", y no se desea que el acero en el medio de temple lo atraviese. Siga leyendo para saber más sobre el temple.
Después de templar un metal, ya sea por cementación o por llama, e introducir tensiones internas tras el rápido enfriamiento inherente al proceso, el acero suele quedar más duro de lo necesario y demasiado quebradizo. La respuesta puede ser templar el acero para reducir esa fragilidad y eliminar o aliviar las tensiones internas.
Durante el templado:
Si esto le suena, ¡está en lo cierto! El revenido consta de las mismas tres etapas que el tratamiento térmico. La principal diferencia es la temperatura de revenido y su efecto sobre la dureza, la resistencia y, por supuesto, la ductilidad.
Cuando se templa una pieza de acero, se reduce la dureza provocada por el temple y se desarrollan determinadas propiedades físicas. El revenido siempre sigue al temple y, aunque reduce la fragilidad, también ablanda el acero. Por desgracia, el ablandamiento del acero con el revenido es inevitable. Pero, la cantidad de dureza que perderá puede controlarse en función de la temperatura durante el revenido.
Mientras que los demás procesos de tratamiento térmico, como el recocido, la normalización y el temple, siempre incluyen temperaturas superiores al punto crítico superior del metal, el revenido siempre se realiza a temperaturas inferiores.
Cuando se recalienta un acero templado, se empieza a templar a 212 °F y se continúa hasta acercarse al punto crítico bajo. Para seleccionar la dureza y resistencia deseadas, puede preajustar la temperatura de revenido. El tiempo mínimo de revenido debe ser de una hora si la pieza tiene menos de una pulgada de grosor; si tiene más de una pulgada de grosor, puede añadir otra hora por cada pulgada adicional de grosor.
La velocidad de enfriamiento del revenido no afecta a la mayoría de los aceros. Después de sacar una pieza de acero del horno de revenido, se suele enfriar al aire, igual que en el proceso de normalizado. Pero, como ocurre con todos los procesos de tratamiento térmico, existen algunas diferencias que quedan fuera del alcance de este artículo.
Si le interesa el revenido, sepa que alivia las tensiones internas del temple, reduce la fragilidad y la dureza y puede aumentar la resistencia a la tracción del acero templado hasta una temperatura de 450°F; por encima de 450°F, la resistencia a la tracción disminuye.
Kloeckner trabaja con una gama de socios de acero con tratamiento térmico para proporcionar a nuestros clientes piezas de calidad que se ajusten a sus especificaciones. Ofrecemos productos con tratamiento térmico llave en mano de nuestro inventario nacional de placas, barras y chapas. Póngase en contacto con Kloeckner Louisville o llame al (678) 259-8800 para sus necesidades de tratamiento térmico.
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