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El tratamiento térmico es un proceso metalúrgico que modifica las propiedades mecánicas de los metales mediante calentamiento, remojo y enfriamiento controlados. Las tres etapas del proceso, sus efectos en las propiedades del material y el papel de la composición y grosor del cuerpo en la selección de tratamientos y parámetros. Se abordan los cambios en dureza, resistencia mecánica, ductilidad, maquinabilidad, resistencia al desgaste, a la corrosión y al calor, propiedades eléctricas y magnéticas y tensiones internas. Se incluye el uso extensivo del acero en tratamientos térmicos y su clasificación según el porcentaje de carbono.
Tipo: Traducciones
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El tratamiento térmico es un conjunto de procedimientos metalúrgicos que se realizan con metales para modificar sus propiedades mecánicas. Las tres etapas de este proceso consisten en calentar el cuerpo a una temperatura específica que varía según el tipo de tratamiento; exponer el material a la temperatura seleccionada durante un período específico, conocido como tiempo de remojo; y enfriar el repuesto a una velocidad adecuada para la formación de la microestructura planificada. Se debe controlar estos procedimientos adecuadamente, ya que interfieren con las propiedades mecánicas finales del material. Además, es fundamental conocer la composición y el grosor del cuerpo para poder definir qué tipos de tratamientos se aplican y cuáles son los parámetros adecuados para la ejecución de la prueba. El tratamiento térmico proporciona cambios en varias características de un material metálico, entre las que se incluyen: dureza, resistencia mecánica, ductilidad, maquinabilidad, resistencia al desgaste, a la corrosión y al calor, propiedades eléctricas y magnéticas y tensiones internas, que pueden ser causadas por tensiones mecánicas externas o calentamiento heterogéneo. Lograr la mejora de algunas propiedades de un material metálico frecuentemente significa renunciar a otras. Por ejemplo, a veces, mejorar la ductilidad de un material reduce su resistencia a la tracción. Entre los materiales utilizados para los tratamientos térmicos, se utiliza mucho el acero gracias a las propiedades que se consiguen con él. El acero es una aleación de hierro con carbono que tiene un porcentaje definido de masa de carbono, entre 0,008 % y 2,11 %, además de impurezas. Donde el 0,008 % es la cantidad máxima de carbono solubilizado en hierro a temperatura ambiente, a su vez, el 2,11 % es la cantidad máxima de carbono solubilizado en hierro a 1148 °C, que se puede ver en el diagrama de fases del acero. En este rango de contenido de
carbono, hay tres clasificaciones: aceros hipoeutetoides (porcentaje de carbono inferior al 0,77 %), aceros eutetoides (el 0,77 % de carbono), aceros hipereutetoides (porcentaje de carbono entre el 0,77 % y 2,11 %). El carbono disuelto en el hierro cambia las transformaciones alotrópicas y mantiene la matriz, de hierro puro (alfa, delta, gamma), que varían según la temperatura del hierro puro. El hierro calentado a aproximadamente 910 °C está formado de una matriz denominada Ferrite o Hierro Alfa, cuya estructura es blanda y dúctil, con una celda unitaria cúbica con cuerpo centrado (CCC). Esta matriz disuelve el carbono en los límites de los granos. Con una temperatura entre 910 °C y 1400 °C, aproximadamente, se obtiene Hierro Gama o Austenita, con una celda unitaria cúbica de faz centrada (CFC). Esta matriz disuelve el carbono en los intersticios, con la capacidad de disolver más carbono que la Ferrite. Por último, entre 1400 °C y 1500 °C, aproximadamente, se encuentra el hierro delta, una celda cúbica de cuerpo centrado (CCC). Por encima de esa temperatura, solo hay hierro líquido. En el diagrama del hierro carbono, hay un punto relevante, llamado eutectoide. Este punto destaca porque existe un equilibrio entre las fases austenita, ferrite y cementita. La reacción eutectoide ocurre a una temperatura inmediatamente inferior a 727 °C, denominada temperatura crítica, durante el enfriamiento de aceros eutécticos, cuyo contenido de carbono es igual al 0,77 %. Este proceso se distingue por la conversión de la microestructura, completamente constituida por austenita, en una microestructura compuesta únicamente de perlita, a diferencia de lo que ocurre en el acero hipo e hipereutéctico.