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La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de
gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y
cementita, con una composición específica y una estructura característica, y sus
propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes. La
resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de
las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en
carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita:
cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por completo compuesto de
perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita
y cementita. Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se
transforman en una forma alotrópica de aleación de hierro y carbono conocida
como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre
presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, la austenita vuelve a
convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la
austenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran dureza
similar a la ferrita pero con carbono en solución sólida.
Tratamiento térmico del acero. El proceso
básico para endurecer el acero mediante tratamiento térmico consiste en calentar
el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre
los 750 y 850 ºC, y después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o
aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean
grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el
recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura
menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la
tenacidad. El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es
controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de
cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades
físicas del acero. Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros
metalúrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce
en la última fase del enfriamiento, y que la transformación se ve acompañada de
un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado
rápido. Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el
agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del baño de
enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la
martensita, y a continuación se enfría despacio en el aire.
En el martemplado,
el acero se retira del baño en el mismo momento que el templado prolongado y se
coloca en un baño de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura
uniforme en toda su sección transversal. Después se deja enfriar el acero en
aire a lo largo del rango de temperaturas de formación de la martensita, que en
la mayoría de los aceros va desde unos 300 ºC hasta la temperatura ambiente. En
el austemplado, el acero se enfría en un baño de metal o sal mantenido de forma
constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se
conserva en ese baño hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado
final. Hay también otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero.
En la cementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se
endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestos
reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en
su capa superficial. . (Fuente de la información:
Albania Contreras caprialbania@hotmail.com) |
