Tratamientos de metales

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Tratamientos de metales

  1. 1. TRATAMIENTOS DEMETALESJonathan Josué Cáceres González2º de Bachillerato del IES Sanje de Alcantarilla10/12/2012JJCG 1
  2. 2. 1. Definiciones. En un principio los únicos tratamientos que se utilizaban eran lostratamientos térmicos y se definen como procesos de calentamiento yenfriamientos a que pueden ser sometidos los metales y sus aleaciones paramodificar su estructura, sin modificar su composición. Posteriormente se extiende esta denominación a otros procedimientos, comola cementación, nitruración, etc. por medio de los cuales además de someterlos acalentamiento y enfriamientos, se modifica también la composición química de lacapa más externa, recibiendo el nombre de tratamientos termoquímicos. El objeto de los tratamientos térmicos era mejorar las propiedades mecánicasde los metales obteniendo a veces mayor dureza y resistencia, y otras veces mayorplasticidad para aumentar su facilidad de mecanización. Existen otras operaciones que mejoran las propiedades mecánicas de losmetales, que pueden clasificarse con la denominación de tratamientos, pero quepor su naturaleza difieren mucho de los grupos anteriores. Se trata de lostratamientos mecánicos, con los que se obtienen la mejora de los materiales pordeformación mecánica, con o sin ayuda del calor. Incluyéndose también en éstadenominación los términos de metalización y cromado duro, que mejoran lasuperficie de los metales sin variar su composición química másica,denominándose tratamientos superficiales. Con todo lo visto, se definen los tratamientos como procesos a que puedensometerse los metales una vez elaborados, con el objeto de mejorar suspropiedades mecánicas. Estos pueden ser mecánicos, térmicos y también puedenconsistir en la aportación de otro elemento a la superficie del metal. Los tratamientos se pueden dividir en cinco grandes grupos:1. Tratamientos Térmicos: 1.1. Recocido. 1.2. Temple. 1.3. Revenido. 1.4. Normalizado.2. Termoquímicos: 2.1. Cementación. 2.2. Cianuración. 2.3. Nitruración. 2.4. Carbonitruración. 2.5. Sulfunización.3. Tratamientos Mecánicos: 3.1. En caliente: Forja. 3.2. En Frío: Deformación profunda y deformación superficial.4. Tratamientos termomecánicos: Ausforming.5. Tratamientos superficiales. 5.1. Metalizado 5.2. Cromado duro. 5.3. Temple superficial.JJCG 2
  3. 3. Aún quedan fuera de ésta clasificación algunos procesos utilizados paraprevenir la oxidación y corrosión de los metales y sus aleaciones, lo que constituyeuna mejoría de sus propiedades químicas.2. Tratamientos térmicos. Estos son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales,mediante los cuales se logran principalmente cambios de la estructura cristalina,tanto estructura micrográfica como de constitución, permaneciendo la composiciónquímica inalterada. Los fundamentales son tres: Recocido, temple y revenido.2.1. Recocido. Consiste en un calentamiento a temperaturas adecuadas y una duracióndeterminada, seguido de un enfriamiento lento hasta temperatura ambiente. Suobjetivo es destruir estados anormales de los metales y sus aleaciones, por lo quedebido a que las irregularidades estructurales y constitucionales endurecen elmaterial, al destruirlas con el recocido se ablanda los metales y sus aleaciones. Se practican cuatro tipos de recocido principalmente: Recocido de homogeneización: Tiene por objeto destruir heterogeneidadesquímicas de la masa de un metal o aleación, producida por una solidificacióndefectuosa. Se realiza a temperaturas elevadas cercana a la temperatura desolidificación del metal y se aplica principalmente a aleaciones no férreaspropensas a segregaciones. Recocido de regeneración: Tiene por objeto destruir la dureza anormal delmaterial producida por enfriamientos rápidos voluntarios (temple) o involuntarios.Se realiza también a temperaturas elevadas, aunque menores que en el casoanterior, y se aplica exclusivamente a las aleaciones templables, es decir, a las quese endurecen por enfriamientos rápidos. Recocido de estabilización: Tiene por objeto destruir las tensiones internasproducidas en la masa del metal por su mecanización o moldeos complicados. Serealiza a temperaturas comprendidas entre 100 y 200ºC, manteniendo estatemperatura un periodo de tiempo prolongado que supera normalmente las 100horas. Se aplica a toda clase de metales y sus aleaciones. Este es en realidad unenvejecimiento artificial, pues con él se consigue acelerar las deformaciones quese producirían en el transcurso del tiempo de forma espontánea, evitando de éstaforma las variaciones de cotas de las piezas una vez terminadas.JJCG 3
  4. 4. 2.2. Temple. Consiste en el calentamiento de algunas aleaciones seguido de unenfriamiento rápido para impedir la transformación normal del constituyenteobtenido en el calentamiento. Existen dos clases de temple: El temple estructural o martensítico y el templede precipitación. Temple estructural o martensítico: Se aplica frecuentemente a los aceros yconsiste en un calentamiento hasta la zona austenítica, seguido de un enfriamientorápido, para obtener martensita, que es una solución sólida sobresaturada encarbono de hierro alfa tetragonal. La martensita es una fase que se origina en la transformación sin difusión ytiene lugar casi instantáneamente. Esta transformación se da en otras aleacionesno férreas, siendo su principal característica la transformación sin difusión. Elobjeto del temple es aumentar la dureza y la resistencia mecánica. Temple de precipitación: Se aplica principalmente a algunas aleaciones de Al,Mg y Cu. Estas se denominan así porque el endurecimiento se produce por laprecipitación de un compuesto químico o solución sólida. Mientras que en el temple anterior el endurecimiento era instantáneo, en eltemple de precipitación la aleación va endureciéndose después del enfriamiento deforma progresiva. Muchas veces, es necesario acelerar el endurecimiento porcalentamiento. Este comportamiento distinto se debe a que el constituyenteobtenido al final del enfriamiento es el mismo que se había obtenido en elcalentamiento, ya que no se ha tenido tiempo para que se realice la transformacióndebido a una velocidad de enfriamiento Alta. Es después del enfriamiento cuandola aleación se va endureciendo por la precipitación progresiva del compuesto. La causa del endurecimiento por temple de precipitación estriba en que laspartículas finas de precipitado constituyen obstáculos que se oponen al movimientode dislocaciones.2.3. Revenido. Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tantoexclusivamente a las aleaciones templadas. Existen dos clases: Revenido normal yRevenido de endurecimiento. 2.3.1. Revenido normal: o simplemente revenido, es el que se aplica a lasaleaciones tratadas por temple martensítico, con el fin de mejorar la tenacidad delas piezas templadas, a costa de disminuir su dureza. La temperatura es inferior a la de temple, y cuando más se aproxima a ésta ymayor es la permanencia de tiempo a dicha temperatura mayor es la disminuciónde la dureza y la resistencia y mejor la tenacidad. La velocidad de enfriamiento notiene influencia en el resultado final.JJCG 4
  5. 5. Revenido de endurecimiento o maduración artificial: Se aplica a las aleacionesque han sido tratadas por temple de precipitación. Su objeto es acelerar laprecipitación del compuesto químico que endurece el material, por lo que produceun efecto contrario al revenido normal, ya que en lugar de ablandar el material loendurece. Las temperaturas de maduración artificial dependen de las aleacionesde que se trata, al igual que la permanencia a dicha temperatura. La velocidad deenfriamiento tampoco tiene influencia. Estos son los tratamientos térmicos fundamentales, aunque después existenotras variedades que se diferencian en la temperatura y velocidad de enfriamiento.2.4. Normalizado. Tratamiento térmico similar al recocido del que sólo se diferencia en lavelocidad de enfriamiento, que en este caso es más elevada. Factores que intervienen en el tratamiento del normalizado:  Velocidad de enfriamiento  Temperatura y tiempo de calentamiento. Sólo se utilizan en aceros no aleados3. Tratamientos termoquímicos. Son operaciones de calentamiento y enfriamientos de los metales, con laaportación de otros elementos a las superficies de las piezas. Actualmente seemplean la cementación, cianuración, nitruración, carbonitruración y lasulfinuzación.3.1. Cementación. Consiste en agregar carbono a la superficie del acero, a una temperaturadeterminada. Se aplica a piezas de bajo contenido en carbono, obteniéndosedespués del temple gran dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo.3.2. Nitruración. Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorción denitrógeno, a una temperatura determinada. Este proporciona una gran durezasuperficial y una gran resistencia a la corrosión sin que se produzcan grandesdeformaciones. Se utiliza no sólo para endurecer superficialmente las piezas deJJCG 5
  6. 6. maquinarias como cigüeñales, sino también herramientas, como brocas, cuyorendimiento mejora notablemente.3.3. Cianuración. Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que elendurecimiento superficial se consigue por una acción combinada del carbono y elnitrógeno a una temperatura determinada. La cianuración no sólo se utiliza para endurecer superficialmente a aceros debajo contenido en carbono, sino aceros de aleación media cuyo núcleo interesa quequede con buena resistencia.3.4. Carbonitruración. Se consigue al igual que en el caso anterior un endurecimiento superficial delacero por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno, estribando la únicadiferencia es que mientras en el caso anterior se realizaba con cementanteslíquidos en un baño de cianuro sódico, en este caso se hace por medio de gases,con lo que también se puede denominar cianuración gaseosa.3.5. Sulfinuzación. Se consigue con él, incorporar a la capa superficial de los metales y losaceros, carbono, nitrógeno y sobre todo azufre, mediante su inmersión en un bañoespecial y a una temperatura determinada.4. Tratamientos mecánicos.4.1. En caliente. Los tratamientos mecánicos en caliente se denominan forja, y consiste endeformar el metal, una vez calentado a temperaturas elevadas, golpeándolo porencima de la recristalización. Con ello se mejora la microestructura, ya que afina el grano y lamacroestructura, pues suelda sopladuras y cavidades en el metal.JJCG 6
  7. 7. 4.2. En frio. Los tratamientos mecánicos en frío consisten en deformar el metal atemperaturas inferiores a la de recristalización, bien sea golpeándolo, por trefilado,laminación u otros procedimientos. Esto provoca un aumento de la acritud delmaterial, es decir, un aumento de la dureza, la resistencia mecánica y disminuciónde la plasticidad.5. Tratamientos termomecánicos. Son combinaciones de los tratamientos térmicos, con las deformacionesmecánicas del material en alguna fase del proceso. El más empleado es elAusforming, que se basa en la deformación de la austenita antes de latransformación en martensita.6. Tratamientos superficiales. Aquí se incluyen los procedimientos de mejora superficial de materiales másempleados. Dos de estos tratamientos es la metalización y el cromado duro.6.1. Metalización. Consiste en proyectar un metal fundido o en estado plástico pulverizado sobrela superficie de otro, con lo que se consigue dar a la superficie de un metal lascaracterísticas del otro, si es que son superiores en algún concepto; como mejorresistencia al desgaste, corrosión,etc.6.2. Cromado duro. Es un proceso electrolítico que con arreglo a una técnica especial confiere a lacapa del cromo depositado propiedades muy superiores a la obtenida por elcromado corriente decorativo. Con él se consigue disminuir el coeficiente derozamiento de la superficie de los metales y aumentar la resistencia al desgaste.JJCG 7
  8. 8. 6.3. Temple superficial.Se consigue provocando un calentamiento muy rápido, de forma que solo una capamuy delgada de la superficie consiga una temperatura adecuada, seguida de unenfriamiento rápido. Para la fase de calentamiento puede utilizarse:  Una llama.  Corrientes de inducción. El material que se obtiene es tenaz, resiliente y resistente aldesgaste. Se aplica a engranajes, válvulas, coronas,etc.JJCG 8

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