tratamientos termicos especiales

Estructura y Propiedades de las Aleaciones-Facultad de Ingeniería-UNLP
Capítulo 12: Tratamientos térmicos especiales

Capítulo 12: Tratamientos térmicos especiales
Una consideración importante en muchos de los tratamientos térmicos descriptos
hasta ahora es la variación de la velocidad de enfriamiento entre la superficie y el centro de la
pieza térmicamente tratada. El enfriamientodiferencial produce tensiones que pueden causar
distorsión y/o fisuración. Para reducir las tensiones residuales deben tomarse numerosas
precauciones pero se desarrollaron específicamente dos tratamientos térmicos especiales,
martempering y austempering, para minimizar la formación de las tensiones residuales y/o
incrementar la tenacidad de las piezas tratadas térmicamente. Este capítulo describe elorigen
de las tensiones residuales y varias aproximaciones para minimizarlas y los tratamientos de
martempering y austempering. También, se describirán brevemente los tratamientos
termomecánicos que usan procesados térmicos y mecánicos para producir combinaciones de
propiedades requeridas y un nuevo enfoque de los tratamientos térmicos de aceros de bajo
carbono basado en recocidointercrítico.

Tensiones residuales, distorsión y fisuración por temple
Dos procesos que ocurren durante el enfriamiento de una pieza de acero térmicamente
tratada son los responsables de los cambios dimensionales que dan como resultado tensiones
residuales y distorsiones. Uno es la expansión volumétrica que ocurre cuando la estructura
compacta fcc de la austenita transforma a una estructura menoscompacta como la ferrita,
cementita y martensita. El otro es la contracción térmica normal que ocurre durante el
enfriamiento de una fase o una combinación de fases en ausencia de transformación de fases.
La expansión volumétrica debida a la transformación de la austenita es el factor dominante en
cualquier tratamiento térmico que involucra el enfriamiento desde el campo austenítico
mientrasque la contracción térmica es el factor dominante para los tratamientos térmicos
subcríticos. Las tensiones residuales y las distorsiones surgen porque la velocidad de
enfriamiento es función del tamaño de la sección de la pieza y, por lo tanto, el cambio de
volumen ocurre a tiempos diferentes en distintas posiciones durante el proceso de
enfriamiento. Los tratamientos térmicos que involucranaustenizado producen modelos de
tensiones residuales completamente diferentes a aquellos producidos por recocidos
subcríticos.
Cuando una pieza de acero se enfría desde el campo de fase de la austenita, la
superficie se enfría mucho más rápido y la austenita de la superficie transforma primero con la
expansión de volumen asociada. Generalmente, la austenita del interior aún caliente y dúctilno
transformada se acomoda fácilmente al cambio de dimensiones de la superficie. Sin embargo,
cuando un tiempo después el interior transforma en el proceso de enfriamiento, su expansión
es restringida por la capa superficial transformada endurecida. Esta restricción genera en el
interior de la pieza una compresión, mientras que la expansión interior genera tracción en la
superficie. Justo loinverso es lo que ocurre en una pieza con un tratamiento térmico
subcrítico. La superficie se enfría y se contrae primero, y nuevamente el interior aún caliente y
dúctil se acomoda fácilmente. Sin embargo, cuando el interior se enfría la resistencia mecánica
mayor de la superficie se opone a su contracción. La restricción sobre la contracción genera en
el interior tracción, mientras que enla superficie provoca compresión por la contracción
interior.
Las tensiones producidas por las diferentes velocidades de enfriamiento a través de
una pieza producen distorsión si las tensiones generadas son los suficientemente altas para
generar una fluencia o deformación plástica no uniforme durante el enfriamiento. Aún sin
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