ASTM A105N es un acero al carbono utilizado para fabricar accesorios de tubería de acero forjado (como bridas, válvulas, juntas, etc.). Es uno de los materiales que solemos ofrecer a nuestros clientes. La N en A105N representa el estado del material ASTM A105 después del tratamiento térmico de normalización. La normalización es un tipo común de tratamiento térmico.
Entonces, ¿qué es el tratamiento térmico?
Definición de tratamiento térmico
El tratamiento térmico de metales es un proceso que modifica la microestructura y las propiedades físicas de los materiales metálicos mediante calentamiento y enfriamiento controlados. El objetivo del tratamiento térmico es mejorar las propiedades mecánicas de los metales (como dureza, resistencia, tenacidad, etc.), modificar sus propiedades físicas y químicas (como resistencia a la corrosión, conductividad, maquinabilidad, etc.) y hacerlos más adecuados para los requisitos específicos de cada aplicación.
Proceso básico de tratamiento térmico
El tratamiento térmico generalmente incluye los siguientes pasos básicos:
PASO 1 Calentamiento: Calentar el material metálico a una temperatura específica, generalmente por encima de su punto de transformación de fase, para cambiar su microestructura o disolver elementos de aleación.
PASO 2 Remojo: El metal se mantiene a la temperatura objetivo durante un tiempo para homogeneizar su estructura interna y garantizar que la transformación de fase requerida ocurra por completo.
PASO 3 Enfriamiento: Dependiendo de las propiedades requeridas, se utilizan diferentes velocidades de enfriamiento (enfriamiento rápido, enfriamiento lento o enfriamiento a velocidad controlada) para obtener las propiedades del material deseadas.
Tipos de tratamiento térmico
Los tipos de tratamiento térmico, incluido el recocido, la normalización, el temple, el revenido, el recocido en solución, el alivio de tensiones y el endurecimiento de la superficie, implican procesos controlados de calentamiento y enfriamiento para alterar las propiedades mecánicas de un metal, como la dureza, la resistencia y la ductilidad, para aplicaciones específicas.
| Tipo de tratamiento térmico | Abreviatura/Código | Tipo de tratamiento térmico | Abreviatura/Código |
| Recocido | UN | Carburación | CARB |
| Normalizando | N o NORM | Endurecimiento de superficies | EL |
| Temple | Q | Endurecimiento por inducción | Yo soy |
| Templado | T | Endurecimiento por llama | FH |
| Temple y revenido | Preguntas y respuestas | Revenido a baja temperatura | LT |
| Recocido en solución | SA o SHT | Revenido a temperatura media | MONTE |
| Envejecimiento | AG | Revenido a alta temperatura | HT |
| Alivio del estrés | SR |
Recocido
Recocido Es un proceso en el que un material metálico se calienta por encima de la temperatura de recristalización (generalmente de 700 °C a 900 °C), se mantiene durante un período determinado y luego se enfría lentamente. Su propósito es reducir la dureza del material, mejorar la plasticidad y la maquinabilidad, eliminar la tensión interna y mejorar la tenacidad. El recocido se aplica generalmente al acero al carbono (como el AISI 1018) y al acero inoxidable (como el 304 y el 316). El recocido se utiliza a menudo para placas de acero laminadas en frío, piezas fundidas y... soldado piezas para que sean más fáciles de manipular durante el procesamiento posterior.
Normalizando
La normalización consiste en calentar un material metálico por encima de la temperatura crítica (generalmente de 850 °C a 950 °C), mantenerla durante un tiempo y luego enfriarla al aire. El objetivo principal de la normalización es refinar los granos, homogeneizar la estructura, mejorar la resistencia y la tenacidad del material y eliminar la tensión interna. La normalización se utiliza comúnmente en aceros al carbono (como el 1010 y el 1020) y aceros de baja aleación (como el 4130), y se utiliza ampliamente en piezas forjadas, piezas estructurales, engranajes, etc., para mejorar sus propiedades mecánicas.
Temple
El temple consiste en calentar un metal a una temperatura de austenización (generalmente de 800 °C a 900 °C) y luego enfriarlo rápidamente (por ejemplo, en agua, aceite o aire). Su objetivo es aumentar significativamente la dureza y la resistencia del material, a la vez que aumenta la resistencia al desgaste. Los materiales más comunes son el acero al carbono (AISI 1045) y el acero para herramientas (D2 y H13). El temple se utiliza a menudo en la fabricación de herramientas, moldes, cojinetes y resortes para aumentar su vida útil y la resistencia al desgaste.
Templado
El revenido consiste en calentar el material por debajo de la temperatura crítica (generalmente de 150 °C a 650 °C) tras el temple y enfriarlo lentamente. Su objetivo es reducir la dureza obtenida tras el temple, mejorar la tenacidad, reducir la fragilidad y eliminar la tensión interna. El revenido se utiliza habitualmente para aceros al carbono (como AISI 4140 y AISI 4340). Este proceso se utiliza ampliamente en piezas como ejes, engranajes y piezas mecánicas que requieren alta resistencia y cierto grado de tenacidad.
Temple y revenido
El temple y revenido es un proceso que combina el temple y el revenido del material. Su objetivo es aumentar la dureza manteniendo la tenacidad suficiente para obtener propiedades mecánicas muy completas. Comúnmente utilizado en aceros aleados (como AISI 4140 y AISI 4340), sus aplicaciones típicas incluyen piezas mecánicas de alta resistencia, conectores y piezas estructurales que requieren alta resistencia y buena tenacidad.
Recocido en solución
El tratamiento en solución consiste en calentar una aleación a una temperatura específica (de 1000 °C a 1100 °C para el acero inoxidable), mantenerla durante un tiempo determinado y luego enfriarla rápidamente. Su objetivo es disolver completamente los elementos de aleación en la matriz, mejorando así la resistencia a la corrosión y la plasticidad del material. Este método se utiliza habitualmente para acero inoxidable (304 y 316) y aleaciones a base de níquel (como Inconel 600). El tratamiento en solución se utiliza a menudo en equipos químicos, intercambiadores de calor, piezas aeroespaciales y otras aplicaciones que requieren una alta resistencia a la corrosión.
Alivio del estrés
El recocido por alivio de tensiones consiste en calentar un metal a una temperatura inferior (550 °C a 650 °C), mantenerlo durante un tiempo y luego enfriarlo lentamente. Su objetivo es eliminar las tensiones internas introducidas por la soldadura, el trabajo en frío o la fundición para evitar la deformación o el agrietamiento. Se utiliza comúnmente para aceros al carbono y de baja aleación (como el 1040 y el 4140). El recocido por alivio de tensiones también se utiliza en piezas mecánicas de precisión, piezas estructurales soldadas y piezas fundidas de gran tamaño para garantizar la estabilidad dimensional y evitar el agrietamiento.
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Precauciones durante el tratamiento térmico
Durante el proceso de tratamiento térmico del metal, es importante tener en cuenta las siguientes cuestiones clave para garantizar la estabilidad:
1. Seleccione la temperatura de tratamiento térmico adecuada según el material y las propiedades mecánicas.
2. Controlar las velocidades de calentamiento y enfriamiento para evitar el estrés y lograr las propiedades requeridas.
3. Utilice atmósferas protectoras o tecnología de vacío para evitar la oxidación y la descarburación.
4. Evite la deformación y el agrietamiento mediante el uso de recocido de alivio de tensión para piezas complejas.
5. Considere el historial de tratamiento térmico del material para desarrollar una ruta de tratamiento adecuada.
6. Establezca tiempos de calentamiento y mantenimiento razonables según el espesor y las especificaciones del material.
7. Mantener el equipo y el control del proceso para garantizar la precisión y la estabilidad.
8. Asegúrese de la limpieza de la pieza de trabajo para evitar defectos en la superficie.
9. Cargue y coloque las piezas de trabajo en el horno para garantizar un calentamiento y enfriamiento uniformes.
Estas medidas ayudan a garantizar que la calidad y el rendimiento del producto final cumplan con los requisitos de diseño.
Preguntas frecuentes
El efecto del tratamiento térmico se evalúa mediante pruebas de propiedades mecánicas (como dureza, resistencia y tenacidad), inspección microestructural y ensayos no destructivos (como ultrasonidos y rayos X) del material. Además, la deformación causada por el tratamiento térmico puede comprobarse midiendo los cambios de tamaño y forma.
El temple consiste en calentar un metal a alta temperatura y luego enfriarlo rápidamente para aumentar su dureza y resistencia. El revenido, por otro lado, consiste en recalentar el material a una temperatura más baja después del temple y luego enfriarlo lentamente para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad. En resumen, el temple aumenta la dureza, mientras que el revenido ajusta el equilibrio entre dureza y tenacidad.
El tratamiento de solución implica calentar el material de aleación a una temperatura específica para disolver completamente los elementos de aleación y luego enfriarlo rápidamente para mejorar su resistencia a la corrosión y plasticidad.
El recocido para aliviar tensiones implica calentar el material a una temperatura más baja para eliminar la tensión interna causada por la soldadura, el trabajo en frío, la fundición, etc., evitando así la deformación o el agrietamiento.
La principal diferencia radica en el rango de temperatura y el propósito: el tratamiento de solución generalmente se utiliza para mejorar la resistencia a la corrosión, y el recocido de alivio de tensión se utiliza para eliminar la tensión interna.
Los costos del tratamiento térmico incluyen la inversión en equipos, el consumo de energía, el tiempo de proceso y los costos de mano de obra. Los procesos complejos de tratamiento térmico (como el calentamiento y enfriamiento en varias etapas) incrementan los precios. Además, se requiere un estricto control del proceso y mantenimiento de los equipos para garantizar la consistencia y la calidad, lo que incrementa los costos operativos.
Los distintos materiales y aleaciones metálicas presentan diferentes requisitos de composición y rendimiento, por lo que es necesario seleccionar el proceso de tratamiento térmico adecuado. Por ejemplo, el acero al carbono suele requerir temple y revenido para mejorar su dureza y tenacidad; el acero inoxidable puede requerir un tratamiento en solución para mejorar la resistencia a la corrosión; el acero para herramientas puede requerir múltiples tratamientos térmicos para obtener una dureza y resistencia al desgaste específicas.
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