TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Los tratamientos térmicos son ciclos térmicos irreversibles que tienen como objetivo mejorar las propiedades y características de los aceros. Estos procesos consisten en calentar las piezas hasta una temperatura específica, mantenerlas a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlas a una velocidad controlada. Los tiempos de calentamiento y enfriamiento varían según la estructura que se desea obtener.
En general, los tratamientos térmicos comienzan con un calentamiento del acero hasta la temperatura de austenización, seguido de un enfriamiento a una velocidad específica para lograr la estructura deseada. Las estructuras resultantes serán más duras y resistentes a medida que aumenta la velocidad de enfriamiento. De menor a mayor velocidad, se pueden obtener las siguientes estructuras: perlita gruesa, perlita fina, martensita y perlita, y cuando la velocidad de enfriamiento supera la velocidad crítica de temple, se obtiene una estructura totalmente martensítica.
Clasificación de los Tratamientos Térmicos
Los tratamientos térmicos se pueden clasificar según los cambios estructurales que producen o según la modificación de las características mecánicas del material.
Según los Cambios Estructurales
- Recocido: Tratamiento que busca aproximar la estructura del metal a la estructura de equilibrio mediante enfriamientos relativamente lentos.
- Temple: Tratamiento que fija a temperatura ambiente una estructura que no es de equilibrio, gracias a tiempos de enfriamiento rápidos.
- Revenido: Tratamiento que generalmente se aplica a las piezas después del temple, con el fin de obtener una estructura más estable.
Según la Modificación de las Características Mecánicas
- Temples: Tratamientos para aumentar la resistencia del material, especialmente la carga de rotura, el límite elástico y la dureza.
- Revenidos: Normalmente se realizan después de un temple para mejorar la tenacidad del material.
- Recocidos y Normalizados: Tratamientos de ablandamiento que mejoran la deformabilidad del material.
ENSAYOS MECÁNICOS
Los ensayos mecánicos se realizan para comprobar las características de los distintos materiales y así poder elegir el que mejor se adapte a las condiciones de servicio a las que va a ser sometido. El comportamiento de los materiales varía mucho debido a factores como la composición química o los tratamientos térmicos aplicados. Estos ensayos deben realizarse bajo normas establecidas para que los resultados sean fiables y comparables.
Los ensayos mecánicos más importantes son los de tracción, dureza, doblado e impacto. Se utilizan diferentes tipos de probetas, como longitudinales, transversales, planas o cilíndricas. Las probetas longitudinales se toman en el sentido de laminación, mientras que las transversales son perpendiculares a este. Incluso se realizan ensayos en el sentido del espesor, denominados ensayos en Z, para conocer la resistencia del material en esa dirección.
En general, estos ensayos requieren bastante tiempo y son costosos.
Tipos de Ensayos Mecánicos
- Ensayo de Tracción: Se sujeta la probeta por sus extremos y se somete a una fuerza de tracción axial con una máquina hasta su rotura. La máquina mide la fuerza aplicada y el alargamiento producido, generando un gráfico con estos datos. Este ensayo proporciona información sobre la resistencia y la ductilidad del material.
- Ensayo de Dureza: La dureza es la resistencia de la superficie de un material a ser penetrada por otro material. Se mide aplicando un penetrador de dimensiones normalizadas contra el material y midiendo la huella dejada. Los ensayos de dureza más utilizados son los de Brinell, Vickers y Rockwell. La elección del método depende del material a ensayar y de la información que se busca.
- Ensayo de Doblado: Se utiliza para confirmar las propiedades dúctiles de un material. La probeta se dobla hasta que sus extremos queden paralelos o formen un ángulo predeterminado. Durante el ensayo, se observa la cara externa de la probeta para detectar la posible formación de grietas, lo que indicaría la rotura del material por tracción.
- Ensayo de Impacto: También conocido como ensayo de resiliencia, se utiliza para determinar la tenacidad o resistencia de un material a la rotura frágil. La rotura se produce por la acción de un péndulo de gran masa que cae desde una altura determinada. La energía consumida en la rotura es la resiliencia del material. Las probetas se entallan para favorecer la rotura en un lugar determinado y se pueden enfriar a diferentes temperaturas para evaluar el comportamiento del material a bajas temperaturas.
ENSAYOS DE UNIONES SOLDADAS
Los ensayos mecánicos también se aplican a las uniones soldadas para evaluar su resistencia y calidad. Los ensayos más comunes son:
- Tracción: Se realizan ensayos de tracción en probetas paralelas al eje de la soldadura, mecanizadas solo en la zona de aporte para minimizar la dilución del metal base. También se realizan ensayos transversales, perpendiculares al cordón de soldadura, para evaluar la resistencia de la unión.
- Dureza: Los ensayos de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers) proporcionan información sobre las modificaciones metalúrgicas producidas por el proceso de soldadura y permiten aproximar la ductilidad y resistencia de la unión.
- Doblado: Los ensayos de doblado evalúan la ductilidad y los defectos de la unión soldada. Se realizan tanto en probetas longitudinales como transversales, doblando la cara de la raíz o la cara lateral. El ensayo transversal califica la operación de soldadura, mientras que el longitudinal se utiliza cuando las propiedades de la zona soldada difieren entre sí.
- Fractura: Estos ensayos estudian el comportamiento del metal base, el metal de aporte y el proceso de soldadura ante la fractura. Se utilizan para calificar la soldadura y evaluar la facilidad de rotura en la ranura de la soldadura.