Recocidos contra acritud

Objetivo: Aumentar la ductilidad de aceros con bajo porcentaje de carbono trabajados en frío.

Se realizan calentamientos entre 550–650 ºC, destruyendo la cristalización de la ferrita y dando lugar a granos más **dúctiles**. Esto le da al metal mayor capacidad de deformación mediante los siguientes procesos:

• Restauración: desaparecen constricciones sin modificar la estructura cristalina.
• Recristalización: redistribución de átomos; aparecen gérmenes y granos de distinta orientación.
• Aumento de tamaño de grano: se produce al terminar la cristalización.

Recocido globular subcrítico

Se obtiene en aceros al carbono y de baja aleación de muy baja dureza. El enfriamiento se realiza lentamente, generalmente dentro del horno.

Recocido de austenización incompleta (globulares)

Las mejores condiciones de maquinabilidad y la menor dureza en aceros al carbono se consiguen cuando las estructuras son globulares. Estas estructuras se obtienen mediante:

• Temperaturas ligeramente superiores a Ac1 o a Ac3.
• Temperatura oscilante por encima y por debajo de estos puntos.

Normalmente, una vez realizado el mecanizado, al material se le aplica el tratamiento térmico pertinente. Cuanto más se aproxima la temperatura de recocido a la crítica inferior, más globular será la estructura final. La coalescencia de la Fe3C (cementita) es más rápida cuanto más fina sea la estructura inicial.

En el enfriamiento hay que procurar que la austenita se transforme a temperaturas lo más altas posible dentro del rango adecuado para obtener la estructura globular deseada. Cuando se efectúa este recocido en un acero laminado conviene mantener el material a Tº 10–30 ºC por debajo de Ac1 y luego efectuar el recocido globular.

Doble recocido

Cuando se requieren durezas muy bajas, se realiza primero un recocido de regeneración y, a continuación, un recocido subcrítico de ablandecimiento.

NORMALIZADO

Consiste en un calentamiento a una temperatura poco superior a Ac3 o Acm, seguido de un enfriamiento al aire, produciendo perlita fina y, por tanto, mayor resistencia mecánica.

Se suele utilizar para piezas que han sufrido:

• Trabajos en caliente
• Trabajos en frío
• Enfriamientos irregulares o sobrecalentamiento
• Eliminar efectos de un tratamiento defectuoso
• Eliminar estructuras internas y uniformizar el tamaño de grano

Uso casi exclusivo en aceros al carbono o de baja aleación (construcción).

• Calentamiento: Tº = 50–70 ºC por encima de Ac3.
• Permanencia a temperatura: permanencias cortas.
• Enfriamiento: velocidad al aire tranquilo.

TEMPLE

El temple endurece y aumenta la resistencia de los aceros debido a la aparición de una fase dura y frágil denominada martensita.

• Calentamiento: Tº = 40–60 ºC por encima de Ac3.
• Permanencia a temperatura: similar a la del recocido.
• Enfriamiento: toda la masa debe encontrarse en estado austenítico antes del enfriamiento. Si se realiza con rapidez, el material alcanza gran dureza: la transformación de la austenita ocurre por debajo de ~350 ºC. La austenita se transforma en martensita, lo que implica una expansión volumétrica.

Factores que intervienen en el temple

• Factores inherentes a la calidad del material (determinantes de la velocidad crítica):
  • Composición: los aceros al carbono puro se templan mal, ya que exigen grandes velocidades críticas de temple.
  • Tamaño de grano: se templa mejor con grano grueso que con grano fino.
• Factores que determinan la velocidad de enfriamiento:
  • Forma y dimensiones de la pieza: la velocidad de enfriamiento es mayor en perfiles delgados y disminuye hacia el interior.
  • Medio empleado para el enfriamiento:
    • Agua (H2O) agitada → velocidad de enfriamiento muy alta.
    • Aceite, aire, sales… → velocidades intermedias.
    • Dentro del horno → velocidades muy lentas.

Para obtener los resultados deseados se debe seleccionar el medio de enfriamiento adecuado, de modo que se consiga la dureza máxima (la mayor fracción posible de martensita) evitando grietas y deformaciones indeseadas.

Cuando la martensita se forma a partir de la austenita hay una expansión volumétrica. Dado que la martensita es fuerte y se opone a la transformación, puede fracturarse o quedar atrapada, generando tensiones internas. La martensita puede ablandarse y volverse más dúctil mediante el revenido. En algunos casos es necesario un segundo revenido para aliviar tensiones o transformar martensita residual.

REVENIDO

El revenido aumenta la ductilidad y la tenacidad, y reduce las tensiones internas. Consiste en un calentamiento entre 250–650 ºC durante un tiempo determinado.

Se consigue por difusión y por la formación de martensita revenida, cuya microestructura consiste en partículas pequeñas de cementita (Fe3C) uniformemente dispersas. Esta martensita revenida es casi tan dura y resistente como la martensita sin revenido, pero más dúctil y tenaz.

Si aumentamos el tamaño de las partículas de Fe3C, disminuirá el área de los límites de fase y el material se volverá más blando y menos resistente. El revenido controla el tamaño de las partículas de Fe3C; las variables principales son el tiempo y la temperatura.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS ISOTÉRMICOS

Los enfriamientos de las piezas no siempre se hacen de forma regular y progresiva. El tiempo y la temperatura dependen de la composición del acero, la masa de las piezas y los resultados que se deseen obtener.

Ventajas:

• Obtención de bainita, que presenta buenas propiedades mecánicas.
• Disminución de grietas y deformaciones.
• En ocasiones se evita la oxidación superficial del acero.
• Ablandar en menos tiempo que en recorridos de regeneración.

Austempering

Transformación isotérmica de la austenita en la zona de 250–650 ºC. Consiste en calentar a una temperatura poco superior a Ac3 y enfriar en baño de sales fundidas (o en baño de plomo fundido, Pb) a Tº de 250–650 ºC, manteniendo la temperatura hasta la transformación isotérmica deseada.

Martempering

Temple escalonado: el material, caliente a una temperatura ligeramente superior a Ac3, se enfría en baño de sales a Tº de 200–400 ºC. De este modo se consigue que la transformación de toda la masa ocurra al mismo tiempo, evitando desigualdades y dilataciones bruscas.

Recocidos isotérmicos

Consisten en calentamientos a temperaturas mayores o menores que Ac3 seguidos de enfriamiento hasta unos 600–700 ºC, manteniéndose constantes hasta la transformación isotérmica. Es un tratamiento de ablandecimiento.

Se suele realizar con austenización completa en aceros hipo-eutectoides y con austenización incompleta en otros tipos de aceros, según el resultado microestructural deseado.