TEMA 5 TRATAMIENTOS DE LOS ACEROS

          TRATAMIENTOS DE LOS ACEROS

 Tratamientos térmicos

 

Mediante estos procesos se consigue modificar muy significativamente las propiedades mecánicas como dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero. En estos procesos no hay ninguna aportación de elementos químicos nuevos al material base.

Consisten en calentar el material a tratar hasta una temperatura inferior a la de fusión y mantenerlo en ella el tiempo suficiente como para que a lo largo de toda la pieza se alcance la misma temperatura, con el fin de homogeneizar el tamaño del grano, o para modificar los microconstituyentes del material. Posteriormente el material puede ser enfriado a diferentes velocidades, según el tipo tratamiento que se quiera realizar. Para conseguir distintas velocidades de enfriamiento, se somete al material a un baño en agua o aceite, en calma o con agitadores, o se deja a la pieza en el interior del horno apagado a que se vaya enfriando.

Hay distintos tipos de tratamientos térmicos que se aplican al acero (serán más profundamente tratados en Tecnología II):Temple, revenido, recocido y normalizado, con ellos se consigue mejora la resistencia a la tracción, disminuir la acritud, elevar la tensión de rotura, y eliminar las tensiones internas.

 

Tratamientos termoquímicos

 

En ocasiones se demandan materiales que tengan propiedades contradictorias como es por ejemplo que presenten elevada resiliencia y dureza (cigüeñales, pistones, levas,…), para ello se trata de que el alma de las piezas absorba los impactos y que la zona superficial sea la que acometa la dureza.

En estos casos se modifica superficialmente la composición de los materiales sin que afecte a su composición interna, sometiéndoles a tratamientos termoquímicos. Estos se llevan a cabo en recipientes herméticos, elevando la temperatura por debajo de la de fusión y en presencia de algún elemento que se difunda hacia el interior del material base de la pieza a tratar, dependiendo de cual sea este material se distinguen los siguientes tratamientos:

• Cementación con carbono: se suelen emplear sólidos como el carbón o líquidos como cianuro sódico o gases como mezclas de monóxido de carbono y metano.
• Nitruración con nitrógeno: se alcanzan temperaturas alrededor de los 500ºC y en el seno de una atmósfera de amoniaco (NH3), los átomos de nitrógeno se asocian con elementos constituyentes de la aleación como el cromo constituyéndose compuestos extraordinariamente duros.
• Cianuración: en este tratamiento se alcanzan temperaturas del orden de 850ºC y los elementos que se difunden son: cianuro sódico, cloro y carbonato sódico.
• Sulfinización: se eleva a temperatura hasta 600ºC y se somete a la pieza a tratar a un baño de sales ricas en azufre, combinándose este elemento superficialmente con la pieza a tratar obteniéndose una extraordinaria dureza superficial.

En ocasiones después de un tratamiento termoquímico, se suele aplicar un temple superficial para aumentar la resiliencia de la pieza y disminuir sus tensiones internas.

Tratamientos superficiales

 

El principal inconveniente que presenta el acero como material de trabajo es su tendencia a oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua. Por ello normalmente el acero ha de ser sometido a tratamientos superficiales que combatan esta carencia.

En esencia lo que hacen todos ellos es cubrir la pieza con una capa de material que o bien no se oxida o ya está oxidado pero no permite que la corrosión pase a capas interiores. Los tratamientos superficiales más habituales son:

• Cromado: recubrimiento embellecedor superficial para proteger de la oxidación.
• Galvanizado: recubrimiento superficial con zinc que se da al acero.
• Niquelado: similar al cromado.
• Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tortillería, consiste en aplicar una capa superficial de óxido, con el que se cubren las piezas y se evita su corrosión.
• Pintura: recubrimiento protector, usado en estructuras, automóviles, barcos.

Mecanizado del Acero

Los procesos más comunes son:

• Laminación: Método utilizado para producir productos metálicos alargados de sección transversal constante.

El método se basa en elevar la temperatura de los lingotes de acero hasta que sea posible la deformación del lingote por la acción de pares de cilindros a presión, en los llamados trenes de laminación.

El paso a través de los cilindros va conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas adecuadas.

Existen trenes de laminación en frío, pero los productos obtenidos en ellos presentan acritud y deben ser templados para mejorar sus propiedades. Las dimensiones del acero que se consiguen a través de estos métodos no tienen tolerancias muy ajustadas.

• Forja: Proceso en el cual se modifica la forma de los metales por deformación plástica sometiendo al acero a una impactos repetitivos. Se realiza a altas temperaturas que favorecen la forjabilidad y mejoran las propiedades mecánicas del acero.

• Estampación: El material adquiere la forma de la cavidad de la estampa. La estampa está compuesta por dos matrices que tienen grabada la forma de la pieza que se desea conseguir, produciéndose la deformación por medio de la compresión efectuada por la prensa. Cuando las prensas además de deformar la pieza producen cortes sobre ella al proceso se le llama troquelación.

• Embutición: es un proceso de conformado en frío, por el que se transforma un disco o pieza recortada en piezas huecas, o bien partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una sección menor con mayor altura.

 

 

• Acero corrugado: Este tipo de acero se utiliza fundamentalmente en construcción, para fabricar hormigón armado y cimentaciones de obras. Se trata de barras de acero con resaltes que mejoran la adherencia con el hormigón. Este tipo de acero presenta una gran ductilidad, y una gran soldabilidad. Las barras de acero corrugado, están normalizadas

• Tubos: se fabrican doblando una lámina de acero caliente en forma cilíndrica y soldando los bordes para cerrar el tubo, en los tubos más pequeños, los bordes de la tira suelen solaparse y se hacen pasar entre un par de rodillos, la presión de los rodillos basta para soldar los bordes. Los tubos sin soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas haciéndolas pasar entre un par de rodillos inclinados en el interior se sitúa una barra metálica con punta, llamada mandril, que perfora las barras y perfora el interior del tubo mientras los rodillos forman el exterior