Propiedades mecnicas[editar]Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos trmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.Entre estas caractersticas estn: Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material. Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras (resistencia al impacto). Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. Dureza: Es la resistencia que ofrece un material para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV),etc. Dureza Vickersmediante la prueba del mismo nombre. Tambin puede ser definido como la capacidad de un material de no ser rayado.Mejora de las propiedades a travs del tratamiento trmico[editar]Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composicin qumica de la aleacin que los forma y el tipo de tratamiento trmico a los que se les somete. Los tratamientos trmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos.Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composicin qumica se llamaalotropay es la que justifica los tratamientos trmicos. Tcnicamente el poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintasestructuras cristalinas, con una nica composicin qumica, eldiamantey elgrafitosonpolimorfismosdelcarbono. La -ferrita, laaustenitay la -ferrita son polimorfismos delhierro. Esta propiedad en unelemento qumicopuro se denominaalotropa.Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo as aceros con nuevas propiedades mecnicas, pero siempre manteniendo la composicin qumica. Estas propiedades varan de acuerdo al tratamiento que se le de al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de como se enfra el mismo. La forma que tendr el grano y los microconstituyentes que compondrn al acero, sabiendo la composicin qumica del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en elDiagrama Hierro Carbono.A continuacin se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como vara el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los microconstituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son laPerlita, laAustenitay laFerrita.En la figura que se adjunta a continuacin se puede ver con mayor claridad como vara el grano dellatnde acuerdo a la variacin de temperatura en un tratamiento trmico.Propiedades mecnicas del acero[editar]El acero es una aleacin de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleacin, los cuales le confieren propiedades mecnicas especficas para su utilizacin en la industria metalmecnica.Los otros principales elementos de composicin son el cromo, wolframio, manganeso, nquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fsforo. A estos elementos qumicos que forman parte del acero se les llamacomponentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinacin de ellasconstituyentes.Los elementos constituyentes, segn su porcentaje, ofrecen caractersticas especficas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etctera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composicin qumica de la aleacin de los mismos, como del tipo de tratamiento trmico.Tratamientos trmicos del acero[editar]El tratamiento trmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecnicas para las cuales est creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. La clave de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento trmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el delhierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensin. Los principales tratamientos trmicos son: Temple: Su finalidad es aumentar ladurezay la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etctera. Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento. Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta la temperatura de austenizacin (800-925C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en fro y las tensiones internas. Normalizado: Tiene por objetivo dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.Tratamientos termoqumicos del acero[editar]Los tratamientos termoqumicos son tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin se producen cambios en lacomposicin qumicade la capa superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmsferas especiales.Entre los objetivos ms comunes de estos tratamientos estn aumentar ladurezasuperficial de las piezas dejando el ncleo ms blando ytenaz, disminuir elrozamientoaumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia aldesgaste, aumentar la resistencia afatigao aumentar la resistencia a lacorrosin. Cementacin(C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el ncleo. Nitruracin(N): al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525C, dentro de una corriente de gas amonaco, ms nitrgeno. Cianuracin(C+N): endurecimiento superficial de pequeas piezas deacero. Se utilizan baos concianuro,carbonatoycianato sdico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950C. Carbonitruracin(C+N): al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en una capa superficial, pero conhidrocarburoscomometano,etanoopropano;amonaco(NH3) ymonxido de carbono(CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior. Sulfinizacin(S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por accin delazufre. El azufre se incorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565C) en un bao de sales.Ejemplos de tratamientos[editar]Endurecimiento del acero[editar]El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cmara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frgil.Tratamiento trmico de las aleaciones de aluminio[editar]Los tratamientos trmicos bsicos de mejora de propiedades de las aleaciones de aluminio son los tratamientos de precipitacin. Constan de las etapas de puesta en solucin, temple y maduracin o envejecimiento. Tambin se realizan tratamientos de recocido.Designacin de los estados metalrgicos del aluminio[editar]T Tratamiento trmico (esto es, para aleaciones endurecidas por maduracin o envejecimiento) la T estar siempre seguida por uno o ms dgitos.F - Estado bruto de fabricacinT1 - Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformacin y envejecido naturalmente.T2 - Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformacin, trabajado en fro y envejecido naturalmente.T3 - Tratamiento trmico de solucin, trabajado en fro y envejecido naturalmente.T4 - Tratamiento trmico de solucin y envejecido naturalmente.T5 - Enfriado desde una alta temperatura durante el proceso de conformacin y envejecido artificialmente.T6 - Tratamiento trmico de solucin y luego envejecido artificialmente.T7 - Tratamiento trmico de solucin y luego envejecido artificialmente.T8 - Tratamiento trmico de solucin, trabajado en fro y envejecido artificialmente.T9 - Tratamiento trmico de solucin, envejecido artificialmente y trabajado en fro.Se pueden aadir uno o ms dgitos desde T1 a T9 para indicar variaciones del temple. T351 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado. Se aplica a chapas, varillas y barras laminadas o terminadas en fro, forjados a estampa o en prensa de productos anulares y anillos laminados sin soldadura.T3510 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones y envejecido naturalmente. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado. Se aplica a varillas, barras, perfiles y tubos extruidos y tubos estirados.T3511 - Como el T3510, pero tambin se refiere a productos que podran recibir un leve enderezamiento tras el estirado para cumplir con las tolerancias estndar.T352 - Se aplica a productos tratados por compresin para aliviar tensiones despus del tratamiento trmico de solucin o despus de ser enfriados desde un proceso de trabajo en caliente para producir una deformacin remanente del 1 al 5%.T651 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones y luego envejecido artificialmente. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado.T6510 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones y luego envejecido artificialmente. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado.T6511 - Como el T6510, salvo que se permite un leve enderezamiento tras el estirado para cumplir con las tolerancias estndar.T73 - Tratamiento trmico de solucin y luego sobreenvejecido artificialmente para obtener la mejor resistencia a la corrosin por tensiones.T732 - Tratamiento trmico de solucin y luego sobreenvejecido artificialmente para obtener la mejor resistencia a la corrosin por tensiones.T7651 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones y luego sobreenvejecido artificialmente para obtener una buena resistencia a la corrosin por exfoliacin. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado.T76510 - Tratamiento trmico de solucin, estirado controlado para aliviar tensiones y luego sobreenvejecido artificialmente para obtener una buena resistencia a la corrosin por exfoliacin. El aluminio no recibe ningn enderezamiento adicional tras el estirado.T76511 - Como el T76510, salvo que se permite un leve enderezamiento tras el estirado para cumplir con las tolerancias estndar.