Recristalización: Proceso, Etapas y Leyes en Metales

Recristalización en Metales

La recristalización es un proceso fundamental en la metalurgia que involucra la formación de nuevos granos cristalinos en un metal deformado, reduciendo así las tensiones internas y mejorando sus propiedades.

Etapas de la Recristalización

El proceso de recristalización se puede dividir en las siguientes etapas:

1. Dislocaciones: Presencia inicial de dislocaciones en el material deformado.
2. Orden de dislocaciones: Reorganización de las dislocaciones.
3. Formación de juntas de grano: Inicio de la recristalización con la creación de nuevas juntas de grano y nuevos granos libres de deformación.
4. Crecimiento de granos: Los nuevos granos crecen, reemplazando la estructura deformada. Es crucial detener el tratamiento térmico antes de que los granos crezcan demasiado, ya que esto puede resultar en un material con menor límite elástico y menor capacidad de deformación.

Etapas ilustradas:

a) Material deformado, b) estructura restaurada, c) comienzo de recristalización, d) microestructura totalmente recristalizada.

Tratamiento de Recristalización

La deformación de un material produce efectos a diferentes niveles:

• Macroscópico: Cambio de forma.
• Microestructural: Alargamiento de los granos en la dirección de la deformación.
• Atómico: Aumento en el número de dislocaciones, lo que endurece el material.

Cuando se aplica el tratamiento de recristalización:

• Macroscópico: La forma no cambia significativamente.
• Microestructural: Se forman nuevos granos equiáxicos (de igual tamaño en todas las direcciones).
• Atómico: Se eliminan dislocaciones hasta alcanzar la densidad original.

Un metal deformado plásticamente en frío posee mayor energía interna que el mismo metal sin deformar. Al aumentar la temperatura, ocurren los siguientes procesos:

• Eliminación mutua de dislocaciones.
• Reordenamiento de dislocaciones.
• Absorción de dislocaciones en juntas de grano.
• Desplazamiento de la frontera de grano.

Etapas del Proceso

Se distinguen tres etapas principales:

• Restauración
• Recristalización
• Crecimiento de grano

Restauración

Se reduce ligeramente la energía interna del cristal al eliminarse o reordenarse dislocaciones y pasar los átomos a posiciones de equilibrio. No se produce movimiento de las juntas de grano. Se reducen las tensiones residuales y disminuye ligeramente la dureza y el límite elástico.

Recristalización

Se forman nuevos cristales libres de deformación, comenzando en los lugares con mayor acritud. El material recupera las propiedades que tenía antes de la deformación.

Crecimiento de Grano

Si continúa el calentamiento por encima de la temperatura de recristalización, se produce el crecimiento del grano recristalizado.

Leyes de la Recristalización

1. Es necesario un mínimo de acritud y una temperatura suficientemente elevada para que se produzca la recristalización.
2. Cuanto menor es la acritud, mayor es la temperatura necesaria para que se inicie la recristalización.
3. Para un mismo grado de acritud, cuanto mayor es la temperatura, menor es el tiempo necesario para que se inicie la recristalización.
4. Cuanto mayor es la acritud, menor es el tamaño de grano en el momento en el que se completa la recristalización.
5. Cuanto mayor es el tamaño de grano antes de la deformación en frío, menor es la acritud para una determinada deformación aplicada (% de deformación).