MAPA CONCEPTUAL TRATAMIENTOS TÉRMICOS

El acero endurecido es frágil y se quiebra fácilmente debido a tensiones internas. Para hacerlo menos quebradizo, se recomienda el temple, aunque esto disminuye su dureza. Este proceso implica limpiar la pieza, calentarla a una temperatura específica y luego enfriarla rápidamente en el mismo medio utilizado para endurecerlo. Esto aumenta su tenacidad y lo hace más resistente a la rotura.

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Cuando se tiene que maquinar a un acero endurecido, por lo regular hay que recocerlo o ablandarlo. El recocido es un proceso para reducir los esfuerzos internos y ablandar el acero. El proceso consiste en calentar al acero por arriba de su temperatura crítica y dejarlo enfriar con lentitud en el horno cerrado o envuelto en ceniza, cal, asbesto o vermiculita.

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La cementación es un proceso que endurece la superficie externa del acero con bajo contenido de carbono, manteniendo el núcleo suave y maleable. Se logra aumentando la cantidad de carbono en el acero antes de endurecerlo, mediante la adición de carbono durante el calentamiento a su temperatura crítica en contacto con un material carbonoso. Los métodos comunes de cementación incluyen el empacado para carburación, el baño líquido y el gas.

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El endurecimiento del acero implica calentarlo uniformemente a la temperatura correcta y luego enfriarlo rápidamente con agua, aceite, aire o en una cámara refrigerada. Esto crea una estructura de grano fino que aumenta la resistencia y reduce la ductilidad. Para el acero al carbono para herramientas, se calienta a su temperatura crítica, alrededor de 1450-1525 °F (790-830 °C), identificada por su color rojo brillante. La austenita, una estructura de grano fino, se forma cuando se calienta el acero y, al enfriarla rápidamente, se convierte en martensita, un material duro pero frágil.

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En el método de baño líquido para carburación, el acero se sumerge en un baño de cianuro de sodio líquido, aunque el cianuro de potasio puede ser peligroso debido a sus vapores. Se mantiene a una temperatura de 1500 °F (845 °C) durante 15 minutos a 1 hora, dependiendo de la profundidad requerida. A esta temperatura, el acero absorbe carbono y nitrógeno del cianuro. Luego, se enfría rápidamente en agua o salmuera. Este proceso crea capas endurecidas con un espesor de 0.75 mm.

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Se emplean diversos métodos de endurecimiento superficial mediante nitrógeno y cianuro, comúnmente denominados como carbonitrurado o cianurado. Estos procesos utilizan sales de cianuro y amoníaco para lograr superficies duras, similar a los métodos previamente mencionados.

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En el proceso de carburización con gases, se emplean gases carburizantes para endurecer el acero de bajo contenido de carbono. La pieza de acero se coloca en un tambor, y se introduce gas carburizante derivado de hidrocarburos o gas natural. El procedimiento implica mantener la pieza, el gas y el horno a temperaturas de entre 1650 y 1750 °F (900 y 927 °C). Luego de un tiempo específico, se interrumpe el suministro de gas carburizante y se permite que el horno se enfríe. Posteriormente, se retira la pieza y se recalienta a 1400 °F (760 °C), seguido de un enfriamiento rápido en agua o salmuera. Esto resulta en piezas con una capa dura que puede tener un espesor de hasta 6 mm, aunque generalmente no excede los 0.7 mm.

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El método de empacado para carburación implica calentar acero de bajo contenido de carbono en una caja cerrada con material rico en carbono a temperaturas de 1650-1700 °F (900-927 °C) durante 4-6 horas. El carbono penetra en la superficie del acero, creando una capa dura cuyo espesor aumenta con el tiempo. Después, se enfría rápidamente en agua o salmuera para endurecerla. Para evitar deformaciones, se puede dejar enfriar dentro de la caja antes de volver a calentarlo a 1400-1500 °F y enfriarlo nuevamente. Esta capa endurecida suele tener un espesor de 0.38 mm, pero puede llegar a 4 mm.

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