Los beneficios del tratamiento térmico de los metales.

El tratamiento térmico puede hacer que el producto final sea más eficiente en el desempeño de sus tareas y más resistente al desgaste y, por lo tanto, más competitivo. Así que a continuación enumeramos los beneficios del tratamiento térmico de los metales.

1. Aumento de la fuerza y dureza.

El tratamiento térmico puede cambiar la microestructura de un metal, reducir el tamaño de grano y aumentar el número de granos; bajo ciertas condiciones, la estructura cristalina de los granos también puede cambiar (transformación polimórfica), lo que conduce a cambios en las propiedades mecánicas del metal.

Por ejemplo, durante el templado, un metal se calienta a una temperatura alta y luego se enfría rápidamente. Esto conduce al tamaño del cristal y a la formación de martensita, una microestructura con átomos densamente empaquetados que es la base de las aleaciones de metales endurecidos. Esta estructura proporciona mayor dureza y resistencia al metal.

Otra forma de aumentar la resistencia del metal es templarlo. Después del enfriamiento, el metal se calienta a cierta temperatura y luego se enfría. Este proceso reduce la rigidez excesiva del metal que puede ocurrir después del templado y conserva su resistencia.

También hay muchos otros métodos de tratamiento térmico que pueden afectar la microestructura del metal y sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, el ciclo de calefacción y refrigeración se puede cambiar para lograr el resultado deseado. El resultado de procesos de tratamiento térmico correctamente aplicados puede aumentar la resistencia a la tracción del acero hasta en un 50%.

2. El tratamiento térmico puede suavizar el acero

No hay nada paradójico aquí. Cambiar los modos en el ciclo de calentamiento y enfriamiento puede tener un impacto significativo en el resultado final, por lo que está claro que las palancas de influencia en la estructura del material se pueden aplicar de tal manera que se logre una menor resistencia del metal si este es el resultado deseado. . Un ejemplo de esto es endurecer la superficie del metal mientras se permite que el metal más profundo en el producto permanezca blando. creando así una fina capa de metal duro en el exterior. Este núcleo blando hace que la pieza sea resistente a la rotura, absorbiendo las tensiones sin agrietarse y proporcionando una adecuada resistencia al desgaste a la superficie de la pieza.

3. Mayor flexibilidad, fragilidad reducida

Uno de los métodos de tratamiento térmico para aumentar la flexibilidad del metal es el templado. Suele realizarse después del endurecimiento del metal para reducir su rigidez y aumentar su flexibilidad. Durante el templado, el metal se calienta a alta temperatura y se enfría rápidamente para cambiar su microestructura y aumentar su resistencia. Sin embargo, este proceso también puede hacer que el metal se vuelva quebradizo y fácilmente rompible. El templado se logra calentando el metal a una temperatura moderada (normalmente 300 °C o 572 °F) y manteniéndolo a esa temperatura durante un período de tiempo. Este proceso reduce la rigidez y aumenta la flexibilidad, ductilidad y resistencia de la muestra de metal. El templado se usa en aplicaciones donde es importante tener un metal que tenga un cierto nivel de resistencia pero que sea lo suficientemente flexible y dúctil para evitar que se rompa o se vuelva quebradizo durante el servicio. Este procedimiento también puede aliviar la tensión y facilitar el mecanizado posterior.

4. Mayor resistencia al desgaste

Engranajes, ejes, cortadores, cojinetes, piezas de carrocerías de automóviles, herramientas, como martillos neumáticos, son solo una breve lista de productos en los que el metal endurecido agrega fuerza adicional y resistencia al desgaste, lo que les permite operar bajo un alto estrés sin perder sus propiedades funcionales. Las operaciones de tratamiento térmico aumentan la resistencia a la fatiga, lo que permite que dichos componentes de acero funcionen de manera más eficiente durante un período de tiempo más prolongado.

Los aceros extremadamente duros se utilizan a menudo como herramientas de corte que requieren bordes afilados; el tratamiento térmico aquí es una operación crítica para lograr una vida útil prolongada y retención de la forma. Como se indicó, las superficies duras con materiales base dúctiles también se pueden producir mediante tratamiento térmico. Por lo tanto, el tratamiento térmico genera un beneficio económico significativo debido a la larga vida útil de los productos resultantes.

5. Modificación de la superficie

En el proceso de tratamiento térmico del metal, la superficie puede entrar en contacto con aire u otros gases y refrigerantes externos a diferentes temperaturas. Esto conduce inevitablemente a cambios en sus propiedades, que también se utilizan en la metalurgia. En el proceso de cementación, el metal se calienta a altas temperaturas en una atmósfera de gas que contiene carbono (gas endotérmico, gas natural, etc.) o nitrógeno (amoníaco), que reaccionan con la superficie del metal para endurecerlo. Este proceso da como resultado una capa superficial dura y resistente al desgaste que también mejora la resistencia a la corrosión y la abrasión, mientras que el núcleo es relativamente fuerte, lo que permite que el acero resista las cargas de impacto.

6. Cambios en la conductividad térmica

Cuanto más pequeño es el grano, mayor es la conductividad térmica. Un aumento en la conductividad térmica de un metal suele ser un efecto secundario del tratamiento térmico destinado a aumentar la dureza del metal. Sin embargo, cuando la conductividad térmica es una propiedad clave, se puede usar el enfriamiento rápido para mejorarla de manera específica. Para aleaciones de aluminio utilizadas en la creación deradiadores, se utiliza el método de endurecimiento de fase secundaria - endurecimiento plano. Este método implica el tratamiento térmico de la aleación de tal manera que se forman en ella fases secundarias, dispuestas en forma de paredes planas de dislocación. Estas paredes proporcionan una excelente conductividad térmica del material.

7. Cambios en la conductividad eléctrica

La reducción del tamaño de grano en general también mejora la conductividad eléctrica. Por lo tanto, los métodos de temple y revenido se utilizan en la creación de cables, contactos, soldadores, componentes electrónicos y otros productos en los que es importante una alta conductividad eléctrica. Además, los procesos de tratamiento térmico se utilizan en la producción de componentes electrónicos para mejorar la resistencia eléctrica y a la oxidación o para producir termopares, donde es importante la precisión de la medición de la temperatura, que depende de la conductividad eléctrica del metal.

8. Propiedades magnéticas

El tratamiento térmico puede cambiar las propiedades magnéticas de los metales. Para la fabricación de imanes permanentes se utilizan materiales especiales que son tratados térmicamente para mejorar sus propiedades magnéticas.

El tratamiento térmico también se puede utilizar para reducir la permeabilidad magnética de los metales, lo cual es importante en los dispositivos eléctricos donde los campos magnéticos pueden causar efectos no deseados como inductancia y pérdidas magnéticas.

9. Tratamiento térmico de reparación

El tratamiento térmico se puede utilizar para restaurar la estructura de un metal después de que se haya desgastado o dañado. El desgaste del metal es un proceso complejo que resulta en una disminución de la resistencia y estabilidad de las piezas debido a factores externos como fricción, corrosión, impactos, entre otros. Además, durante la operación de productos metálicos hechos de acero endurecido, puede ocurrir una destrucción gradual de la estructura de martensita, lo que conduce a una disminución de la resistencia.

El proceso de tratamiento térmico restaurador puede incluir enfriamiento, normalización, revenido, etc. Se utiliza para restaurar productos metálicos como engranajes, ejes, ruedas de bombas y otras piezas complejas que están sujetas a desgaste o daño debido a la operación. El uso racional de este método puede aumentar significativamente la durabilidad y la confiabilidad de la operación a largo plazo de los productos metálicos.

10. Variabilidad de procedimientos y combinaciones de métodos

El tratamiento térmico de metales proporciona una variedad de enfoques que parecen innumerables. Sin embargo, se pueden personalizar para lograr resultados específicos. Además, este proceso se combina bien con otros métodos, como el procesamiento mecánico o químico. En algunos casos, una pieza de metal puede someterse a varios tratamientos térmicos y otros tipos de procesamiento. Sin embargo, la elección del método ideal depende realmente del tipo de metal y de las propiedades requeridas, pero en cualquier caso, es necesario probar estas propiedades para evaluar el efecto del tratamiento térmico en las propiedades mecánicas de los materiales.