Los 4 tipos de tratamiento térmico que sufre el acero

En nuestra última publicación de blog, cubrimos 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 período de tiempo específico (la etapa de remojo), y enfriándolo a temperatura ambiente con un método que depende del tipo de metal y de las propiedades deseadas (la etapa de enfriamiento). En esta publicación, cubriremos los cuatro tipos básicos de tratamiento térmico que sufre el acero en la actualidad: recocido, normalización, endurecimiento y revenido.

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Acero de tratamiento térmico: recocido

El propósito del recocido es hacer lo contrario del endurecimiento. Recocer metales para aliviar el estrés, suavizar el metal, aumentar la ductilidad y mejorar sus estructuras de grano.

Sin una etapa 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 con puntos duros y quebradizos. El recocido es una forma de solucionar problemas comunes como estos y aliviar las tensiones internas.

acero recocido

Para recocer 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 enterrándolo en algún tipo de material aislante o simplemente volteándolo. apague el horno y deje que tanto el horno como la pieza se enfríen lentamente juntos.

La cantidad de tiempo que dejas que el metal se remoje depende tanto de su tipo como de su masa. Si es acero con bajo contenido de carbono, requerirá la temperatura de recocido más alta posible y, a medida que aumente el contenido de carbono, su temperatura de recocido disminuirá. Para obtener más información sobre el recocido, puede revisar nuestra guía de recocido para obtener una explicación más extensa.

Acero de tratamiento térmico: normalizando

El propósito de la normalización es eliminar las tensiones internas del tratamiento térmico, el mecanizado, la forja, la formación, la soldadura o la fundición. La falla del metal puede ser el resultado de una tensión descontrolada, por lo que normalizar el acero antes de que se endurezca puede ayudar a garantizar el éxito de los proyectos.

¿Cuál es la diferencia entre el recocido y la normalización?

La normalización solo se aplica a metales ferrosos como el acero. Pero hay otra diferencia clave en el proceso de tratamiento térmico: cuando se normaliza, después de que el metal se calienta a una temperatura más alta, se enfría con aire después de sacarlo del horno.

El acero normalizado es más fuerte que el acero recocido. Con alta resistencia y alta ductilidad, es más duro que el acero recocido. Si la pieza metálica necesita soportar impactos o tener la máxima tenacidad para resistir esfuerzos externos, generalmente se recomienda normalizarla en lugar de recocerla.

Dado que los metales normalizados se enfrían con aire, la masa del metal es un factor determinante clave de la velocidad de enfriamiento y del nivel de dureza de la pieza resultante. Durante la normalización, las piezas más delgadas se enfriarán más rápido en el aire y se volverán más duras que las piezas más gruesas. Pero, con el recocido y el enfriamiento del horno, la dureza de las piezas gruesas y delgadas será comparable.

Acero de tratamiento térmico: Endurecimiento

La intención del endurecimiento no es solo endurecer el acero, sino también hacerlo más fuerte. Desafortunadamente, no solo hay ventajas en el endurecimiento. Si bien el endurecimiento aumenta la resistencia, también disminuye la ductilidad, lo que hace que el metal sea más frágil. Después del endurecimiento, es posible que deba templar el metal para eliminar parte de la fragilidad.

Para endurecer la mayoría de los aceros, usaría las dos primeras etapas de tratamiento térmico (calor a baja temperatura seguido de remojo por un tiempo específico hasta una temperatura uniforme), la tercera etapa es diferente. Cuando endurece los metales, los enfría rápidamente sumergiéndolos en agua, aceite o salmuera. La mayoría de los aceros requieren un enfriamiento rápido, llamado templado, para endurecerse, pero hay algunos que pueden enfriarse con aire con éxito.

A medida que se agregan aleaciones al acero, la velocidad de enfriamiento requerida para endurecerlo disminuye. Hay un lado positivo en esto: la velocidad de enfriamiento más lenta 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 junto con el contenido de carbono. Más allá del 0,80 %, puede aumentar la resistencia al desgaste debido a la formación de cementita dura, pero no puede aumentar la dureza.

Cuando agrega aleaciones al acero para aumentar su dureza, también aumenta la capacidad del carbono para endurecerse y fortalecerse. Eso significa que el contenido de carbono necesario para producir el mayor nivel de dureza es menor en los aceros aleados que en los aceros al carbono simples. Como resultado, los aceros aleados suelen ofrecer un mejor rendimiento que los aceros al carbono simples. .

Cuando se endurece el acero al carbono, el acero debe enfriarse a menos de 1000 °F en menos de un segundo. Pero, una vez que agrega aleaciones al acero y aumenta la efectividad del carbono, aumenta ese límite de tiempo más allá de un segundo. Eso le permite seleccionar un medio de enfriamiento más lento para obtener la dureza especificada.

Por lo general, los aceros al carbono se templan en agua o salmuera, mientras que los aceros aleados se templan en aceite. Desafortunadamente, el temple es un proceso que produce una gran tensión interna y, para aliviar el acero, una opción es templarlo. Justo antes de que la pieza se enfríe, la retira del baño de enfriamiento a una temperatura de 200 °F y deja que se enfríe al aire. El rango de temperatura desde la temperatura ambiente hasta los 200 °F se denomina «rango de agrietamiento» y no desea que el acero del medio de enfriamiento pase a través de él. Siga leyendo para obtener más información sobre el templado.

Acero de tratamiento térmico: Templado

Después de endurecer un metal, ya sea por la carcasa o por llama, e introducir tensiones internas después del rápido enfriamiento inherente al proceso, el acero suele ser más duro de lo necesario y demasiado frágil. La respuesta puede ser templar el acero para reducir la fragilidad y eliminar o aliviar las tensiones internas.

Durante el templado, usted:

• Calentar el acero a una temperatura determinada por debajo de su temperatura de endurecimiento
• Mantener el acero a esa temperatura durante un período específico.
• Enfriar el acero, típicamente en aire quieto.

Si esto te suena familiar, ¡tienes razón! El templado consta de las mismas tres etapas que el tratamiento térmico. La principal diferencia es la temperatura de templado y su efecto sobre la dureza, la resistencia y, por supuesto, la ductilidad.

Cuando templa una pieza de acero, reduce la dureza causada por el endurecimiento y desarrolla ciertas propiedades físicas. El revenido siempre sigue al endurecimiento y, si bien reduce la fragilidad, también ablanda el acero. Desafortunadamente, el ablandamiento del acero con el templado es inevitable. Pero, la cantidad de dureza que perderá se puede controlar en función de la temperatura durante el templado.

Mientras que los otros procesos de tratamiento térmico de recocido, normalización y endurecimiento siempre incluyen temperaturas por encima del punto crítico superior del metal, el templado siempre se realiza a temperaturas por debajo de este.

Al recalentar acero que ha sido endurecido, comienza a templar a 212 °F y continúa hasta que se acerque al punto crítico bajo. Para seleccionar la dureza y la fuerza que desea, puede preestablecer la temperatura de templado. El mínimo para el templado debe ser de una hora si la pieza tiene menos de una pulgada de espesor; si tiene más de una pulgada de espesor, puede agregar otra hora por cada pulgada adicional de espesor.

La tasa de enfriamiento del revenido no tiene efecto en la mayoría de los aceros. Después de retirar una pieza de acero del horno de templado, normalmente la enfría en aire quieto tal como lo haría en el proceso de normalización. Pero, como ocurre con todos los diferentes procesos de tratamiento térmico, existen algunas diferencias que van más allá del alcance de esta publicación de blog.

Si está interesado en el templado, tenga en cuenta que el templado alivia las tensiones internas del templado, reduce la fragilidad y la dureza y, de hecho, puede aumentar la resistencia a la tracción del acero endurecido a medida que se templa hasta una temperatura de 450 °F; más allá de 450 °F, la resistencia a la tracción disminuye.

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