Existen diferentes métodos para el tratamiento térmico del metal. Estos dependen de lo que se quiera conseguir. Puede ser para homogeneizar el fundido, para ablandar la superficie e incluso, para mejorar la ductilidad.
¿Para qué sirve el tratamiento térmico del metal?
El uso de los metales se remonta a hace miles de años y, hoy en día, se emplean prácticamente en casi todas las industrias que conocemos. Pero para que puedan procesarse, adaptarse y cumplir su función, es necesario realizar un tratamiento térmico del metal.
El tratamiento térmico del metal varía en función de lo que se quiere conseguir:
- Homogeneizar las aleaciones fundidas.
- Mejorar la ductilidad en caliente.
- Ablandar la estructura de los metales durante su procesamiento, que puede ser en frío o en caliente.
- Modificar la microestructura y que el metal pueda adaptarse a las condiciones mecánicas deseadas.
- Modificar la estructura química superficial. En este caso, se utilizan la difusión de carbono, nitrógeno y otros elementos (sólidos o gaseosos).
Cualquiera que sea el tratamiento térmico del metal que se emplee, lo que se pretende es mejorar las condiciones de los materiales. Es así como es posible conseguir cierta dureza y hacerlos más resistentes a los agentes corrosivos, el desgaste, el paso del tiempo y el uso.
Los procesos térmicos a utilizar, así como los parámetros que deben seguirse para el tratamiento de los metales, depende, por ejemplo, del tipo de aleación, el calentamiento, el trabajo, el tiempo, el enfriamiento, si tiene o no un recubrimiento superficial y las condiciones a las que se someta el material. No es lo mismo tratar el hierro que el acero, por ejemplo.
¿Cómo debe ser el tratamiento térmico del metal?
El tratamiento térmico del metal debe garantizar que estos materiales sean aptos y adecuados para conseguir lo que se desea. Es decir, que el resultado se ajuste a las necesidades de la industria o trabajo para el que vaya a utilizarse. Para poder hacer el tratamiento térmico del metal de forma correcta, es necesario seguir una serie de parámetros combinados. Esto permite conseguir un acabado metálico perfecto.
¿Y qué es el tratamiento térmico de los metales? Consiste en elevar la temperatura de un metal (aleación), a una temperatura o perfil térmico predeterminado. Cuando se alcanza esta temperatura, se mantiene durante un tiempo específico, antes de dejarse enfriar de forma controlada o siguiendo un proceso de templado a temperatura estable.
Estas modificaciones metálicas se hacen en incineradores o en hornos, pero además de regular la temperatura, es necesario utilizar ciertos gases que permitan controlar la atmósfera mientras se realiza el procedimiento. Es importante que el ambiente esté controlado para reducir efectos contrarios a los que se desean, como la oxidación.
Tratamiento térmico del metal: proceso general
Los tratamientos generales son:
- Homogeneización. Busca igualar la temperatura en toda la superficie del metal o reducir un efecto de segregación que puede aparecer por la composición química desigual. Se usa antes de los procesos en caliente.
- Recocido. Tiene la finalidad de ablandar las aleaciones metálicas y, con ello, incrementar la ductilidad. Sirve de ayuda para el proceso en frío.
- Estabilización y normalización. Este tratamiento térmico del metal elimina las tensiones internas derivadas de la soldadura, el fundido o el enfriamiento.
Tratamiento térmico del metal para alterar su estructura química superficial
Los tratamientos que tienen como propósito alterar la estructura química superficial de las aleaciones se clasifican en cementación, nitruración, carbonitruración y nitro-cementación. A través de estos procesos las capas superficiales de los metales se endurecen y fortalecen. Para ello, se somete a la aleación a una atmósfera gaseosa que sea rica en nitrógeno o carbono, mientras se eleva la temperatura antes del templado.
El objetivo de este proceso es conseguir que los materiales tengan propiedades similares, cuando sus componentes moleculares de la superficie son distintos.
Tratamientos para modificar la estructura de fases metálicas
El tratamiento térmico del metal que modifica su estructura se divide en tres:
- Endurecimiento. Los metales se endurecen siguiendo métodos mecánicos, pero en el caso de las aleaciones de acero, éstas pueden hacerlo a través de un tratamiento térmico. Para que el material responda al tratamiento, depende del contenido de carbono y otras aleaciones. Las materias primas que tienen más porcentaje de carbono tienen mayor dureza. Después de calentar la aleación a una temperatura predefinida, se templa con agua, aire, aceite o un polímero especial.
- Revenido. Sigue al proceso de endurecimiento y permite eliminar la gran mayoría de la fragilidad del metal.
- Endurecimiento por inducción. Este tratamiento térmico del metal permite calentar rápido el material, utilizando una bobina de inducción. De inmediato, se aplica un chorro de templado o un impacto de llama caliente. También es posible aplicar láser.
Otros procesos para tratar metales
Otros tipos de tratamientos son el prensado isostático en caliente o HIP Ping y la sinterización. El primero es un proceso que densifica elementos fundidos y presinterizados y utiliza temperaturas y presiones muy altas, así como un recipiente con un diseño único.
La sinterización se aplica a los productos que tienen formas transversales complejas y que se fabrican a partir de polvo. Éste se prensa hasta dar forma a la pieza deseada. Para la sinterización es necesaria una atmósfera muy controlada para poder reforzar los componentes compactados de la aleación.
