Temple y ensayo de Jominy

El temple es un tratamiento térmico convencional que se utiliza para obtener aceros martensíticos. Tiene enfriamientos rápidos y continuos y puede ser con aire, agua o aceite. Las propiedades óptimas se consiguen cuando tiene un alto contenido en martensita (el acero se encuentra a temperatura de austenización y en su estructura interna se transforma en austenita).

Ensayo de Jominy

Este ensayo determina el grado de templabilidad del acero. El proceso consiste en:

1. Llevar una probeta normalizada a la temperatura de austenización.
2. Templar el extremo de la pieza mediante un chorro de agua a temperatura constante.
3. Esperar a que la pieza se enfríe hasta llegar a temperatura ambiente y quitar una tira de 0.4 mm de espesor para determinar la dureza.
4. Trazar una curva de templabilidad representando los valores en una gráfica.

Factores que influyen en el temple

• Composición del acero: influye el contenido en carbono hasta llegar a un máximo.
• Temperatura a la que hay que calentar: dependiendo de su contenido en carbono, la temperatura puede aumentar o disminuir.
• Tiempo de calentamiento: dependiendo de la masa de la pieza para que toda llegue a austenizarse.
• Velocidad de enfriamiento: el factor más importante.
• Tamaño de la muestra: ya que en una pieza gruesa se necesita tiempo para que el interior consiga austenizarse.

Medios de temple

Puede ser aire, agua o aceite. El agua es el enfriamiento más rápido y severo, se consiguen temple muy fuertes pero puede producir deformaciones o grietas. El aceite, en cambio, se enfría más lentamente y se consiguen temple más suaves.

Tipos de temple

• Continuo de austenita completa: se usa en aceros hipoeutectoides. Se calienta 50º por encima de la temperatura crítica y se enfría. El principal componente es la martensita.
• Temple continuo de austenita incompleta: se usa en aceros hipereutectoides. Se calienta a 50º más de la línea de austenización, por lo que la perlita se transforma en austenita y la cementita no se transforma, quedando una mezcla de martensita y cementita.
• Temple martensítico: se calienta el acero hasta la austenización y se mantiene hasta que todo sea martensita, después se enfría en un baño de sales a temperatura constante y la austenita no sufre ninguna transformación.
• Temple austempering: parecido al martensítico con la diferencia de que el tiempo en las sales durante el enfriamiento tiene que ser mayor para que la austenita se transforme en bainita.
• Temple superficial: consiste en calentar y enfriar la superficie del material para que el núcleo de la pieza esté intacto y la superficie esté dura y resistente al rozamiento.

Oxidación y corrosión en metales

La oxidación es una reacción química donde un compuesto cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones. Estas dos reacciones siempre se dan juntas, es decir, cuando una sustancia se oxida, siempre es por la acción de otra que se reduce.

Corrosión

Es consecuencia de la tendencia de los metales a volver a su estado natural por la acción del aire y de los agentes electroquímicos que favorecen este proceso. La zona donde se produce la oxidación se llama anodo y la zona donde se produce la reducción se llama catodo.

Tipos de corrosión

• Corrosión uniforme: cuando se coloca un metal en un electrolito, unas zonas actúan como anodo y otras como catodo, dando lugar a una corrosión uniforme. Esto se puede prevenir con barnices.
• Galvánica: sucede cuando se ponen próximos dos metales distintos que están expuestos a un electrolito, el metal menos noble se corroe. Se puede prevenir utilizando la tabla galvánica para no unir dos metales muy alejados en ella y también se pueden aislar con aislantes eléctricos como plástico o caucho.
• Aire diferencial: sucede cuando un metal tiene una grieta y entra suciedad, la zona de fuera está más aireada y la de dentro pobre en oxígeno. Esto puede evitarse mediante soldadura.
• Picaduras: es un punto donde la corrosión entra desde la superficie al interior. La corrosión va profundizando al quedarse sin electrones. Se pulen las superficies para conseguir mayor resistencia a esto.
• Intraangular: sucede cuando se produce una celda galvánica. En el acero, la ferrita sería el anodo y la cementita el catodo, por lo que circularían los electrones.
• Erosión: consiste en eliminar la capa protectora de óxido que se forma en los metales. Esto se produce por el desgaste de un fluido que aparece en tuberías y codos y se hay burbujas o partículas en suspensión que lo empeoran.

Protección

• Diseño: la superficie del anodo debe ser mayor que la del catodo, los recipientes de los líquidos tienen que ser cerrados y los fondos deben ser cónicos para que no quede nada en los tanques. También se deben evitar endiduras o grietas en las construcciones metálicas utilizando la soldadura.
• Inhibidores: cuando los recipientes tienen que ser totalmente cerrados se usan sustancias que atacan al oxígeno y forman un recubrimiento protector.
• Recubrimientos protectores: tienen que aislar a los anodos de los catodos. Los más usados son los metálicos, cerámicos o polímeros.

Tratamientos térmicos

Se usa la temperatura para modificar la microestructura y constitución de metales sin variar su composición química.

Recocido

Austenita completa: hipo ferrita + perlita calentada por encima de la línea de austenización, mantenemos la temperatura para homogeneizarlo y lo enfriamos lentamente para que se transforme en perlita. Austenita incompleta: en hiper eutectoide se austeniza la perlita, se calienta por encima de los 723º. Se usa en metales que se han deformado o mecanizado.

Revenido

Tratamiento después del temple para eliminar tensiones y fatiga. Consiste en calentar una pieza templada por debajo de 723 para lograr que la martensita sea más estable.

Normalizado

Se usa para afinar el acero y distribuir los granos de tamaño uniforme. Se hace calentando a 55º más de la temperatura crítica, pasado un tiempo hasta convertir la ferrita en austenita y se finaliza con un enfriamiento al aire.

Termoquímicos

Se varía la composición química superficial para mejorar sus propiedades, en principio de resistencia a la corrosión o dureza.

Cementación

Consiste en aumentar el contenido en carbono en la superficie y después se templa. Se usa en aceros con contenido bajo en carbono. Se austeniza calentándola por encima de los 900º y se somete en un entorno de CO, mantenemos la temperatura durante un tiempo y después hacemos un temple. Después del temple se hace un revenido. También se pueden hacer cementaciones parciales (se usa para blindados).

Nitruración

La dureza es mayor que la de la cementación. Después de esto no hace falta temple y por tanto tampoco revenido. Este método mejora el comportamiento del material ante la corrosión. Se calienta a 500º por debajo de la línea de austenización y se coloca en un ambiente de amoníaco que segrega nitrógeno, el cual es absorbido por la pieza. Posteriormente se enfría y este proceso tarda alrededor de unas 20 horas. Mejora las propiedades de fatiga y corrosión y se usa para bielas, cigüeñales, etc.

Carbonitruración

Se calienta entre 750 y 800 grados. Se necesita algo de austenización. Aquí el cianuro se descompone en cianato sódico que se descompone en carbonato sódico. Así se forma CO y nitruros de hierro, los cuales son muy duros y se necesita un enfriamiento relativamente rápido. Se usa para aceros de durezas intermedias y no necesita temple, pero sí revenido (blindaje).

Sulfinización

Disminuye el coeficiente de rozamiento y se forman materiales anti-fricción. Consiste en calentar el acero, fundición y otros metales en un baño de sales alrededor de 570ºC, durante cierto tiempo en un medio capaz de cederle carbono, nitrógeno y azufre. A una temperatura de 550ºC. La pieza así tratada no ha sufrido ninguna deformación y ha adquirido una resistencia al desgaste que produce la fricción.