Propiedades y Tratamientos de los Aceros: Una Visión Completa

Propiedades Físicas de los Aceros

Las propiedades físicas de los aceros determinan su comportamiento y aplicaciones. A continuación, se describen las más relevantes:

• Dureza: Resistencia de un material a ser rayado o cortado. Un acero con alta dureza es difícil de rayar.
• Elasticidad: Capacidad de un material para deformarse bajo tensión y recuperar su forma original al cesar la fuerza.
• Plasticidad: Capacidad de un material para deformarse permanentemente sin romperse.
• Ductilidad: Capacidad de un material para deformarse en hilos o alambres. El oro es un ejemplo de material muy dúctil.
• Maleabilidad: Capacidad de un material para deformarse en láminas delgadas sin romperse. El oro también es altamente maleable.
• Tenacidad: Energía que absorbe un material antes de fracturarse.
• Calor Latente de Fusión: Cantidad de calor necesaria para que una unidad de masa de un metal pase de estado sólido a líquido. A menor temperatura de fusión, menor calor latente y menor costo de fundición.
• Dilatación: Aumento de volumen de un material al incrementarse su temperatura. Se expresa mediante el coeficiente de dilatación lineal.
• Soldabilidad: Capacidad de un metal para unirse a otro mediante soldadura, formando una pieza única.
• Oxidación: Reacción de un metal con el oxígeno del aire, formando óxidos. Algunos metales forman una capa de óxido protectora.
• Fusibilidad: Facilidad con la que un material se funde o derrite. Materiales como la soldadura requieren baja fusibilidad, mientras que los refractarios resisten altas temperaturas.

Tratamientos Térmicos Generales

Los tratamientos térmicos modifican las propiedades de los aceros para mejorar su rendimiento. Son esenciales en la industria moderna.

Temple

Aumenta la dureza y resistencia del acero. Se calienta el acero a alta temperatura (900-950°C) y se enfría rápidamente en agua, aceite u otros medios. Aceros con más de 0.3% de carbono son aptos para temple. Mejora la resistencia al desgaste, tenacidad y dureza.

Revenido

Se aplica a aceros templados para reducir la fragilidad y aumentar la tenacidad, conservando parte de la dureza. Se calienta el acero a temperaturas menores que en el temple y se enfría más lentamente. Se distinguen tres tipos de revenido:

• Bajas Temperaturas (180-220°C): Reduce tensiones internas, manteniendo la estructura martensítica. Para herramientas de corte.
• Medias Temperaturas (300-400°C): Transforma la martensita en troostita. Para muelles y matrices.
• Altas Temperaturas (500-550°C): Transforma la troostita en sorbita. Para acero de construcción.

Recocido

Calentamiento a temperatura de austenitización (800-925°C) seguido de enfriamiento lento. Aumenta la elasticidad, disminuye la dureza y facilita el mecanizado. Elimina tensiones internas y afina el grano.

Tipos de Recocido

• Subcrítico: Elimina tensiones residuales, acritud y transforma la cementita en esferoidal.
• Supercrítico:
  • Disminución del grano: Calentamiento ligeramente por encima de la temperatura de transformación.
  • Obtención de estructura blanda y equilibrada.
  • Modificación de la estructura en piezas fundidas.
  • Eliminación de segregaciones dendríticas (recocido de homogenización).

Normalizado

Elimina tensiones internas y uniformiza la distribución del carbono. Se usa como tratamiento previo al temple y revenido. Produce un acero más duro y fuerte que el recocido.

Tratamientos Superficiales

Modifican las propiedades de la superficie del acero para mejorar su resistencia a la corrosión, desgaste y apariencia.

• Cincado: Recubrimiento con zinc para proteger contra la oxidación y corrosión. El zinc se oxida preferentemente, protegiendo el acero.
• Cromado: Recubrimiento con cromo para protección y estética.
• Galvanizado: Protección con una capa de zinc, comúnmente por inmersión en zinc fundido.
• Niquelado: Recubrimiento con níquel mediante electrodeposición, para estética y resistencia a la corrosión.
• Pavonado: Aplicación de una capa superficial de óxido de hierro (negro, azul o café) para mejorar aspecto y evitar corrosión.
• Cementación: Aumenta la dureza superficial enriqueciendo la superficie con carbono. Se realiza en un medio rico en carbono a alta temperatura, seguido de temple y revenido.
• Nitruración: Aumenta la dureza superficial incorporando nitrógeno en la superficie a temperaturas de 400-525°C en atmósfera de amoníaco.
• Cianuración (C+N): Endurecimiento superficial con cianuro, carbonato y cianato sódico a 760-960°C.
• Carbonitruración (C+N): Incorpora carbono y nitrógeno con hidrocarburos y amoníaco a 650-850°C, seguido de temple y revenido.
• Sulfinización (S+N+C): Aumenta la resistencia al desgaste incorporando azufre a baja temperatura (565°C) en un baño de sales.