¿Qué es el tratamiento térmico? Proceso, tipos y beneficios explicados

El proceso de tratamiento térmico modifica el comportamiento del metal. Mejora características como la dureza, la resistencia y la flexibilidad para que las piezas duren más y sean más eficientes. Este proceso resulta muy útil en diversas industrias, como la automotriz, la aeroespacial y la fabricación de herramientas.

¿Qué es el tratamiento térmico?

El tratamiento térmico es un método que modifica la estructura interna de un metal mediante ciclos precisos de calentamiento y enfriamiento. Esto lo hace más resistente o más blando y más fácil de moldear.

El objetivo principal del tratamiento térmico es mejorar la dureza y la resistencia del metal. Además, también mejora su ductilidad y resistencia a la oxidación. Este proceso se ha utilizado durante muchos años. Los primeros herreros utilizaban procesos de calentamiento y enfriamiento para forjar herramientas y espadas. Hoy en día, las fábricas utilizan equipos de alta tecnología para el mismo proceso.

Cómo funciona el tratamiento térmico: el proceso básico

Este proceso sigue tres pasos principales, y cada uno de ellos debe seguirse correctamente para obtener el mejor resultado:

• Calefacción: Aquí, el metal con el que se trabaja se calienta a una temperatura determinada. La temperatura utilizada depende del metal.
• Tenencia: Esto es cuando la pieza de trabajo se mantiene a la temperatura establecida durante un tiempo, lo que permite que se distribuya uniformemente por toda la pieza.
• Enfriamiento: Luego, el metal se enfría de forma controlada, lo que afecta la estructura interna.

La velocidad de enfriamiento también afecta la dureza del metal. Si se realiza rápidamente, la pieza se endurece mucho, mientras que si se realiza lentamente, el metal se ablanda. El entorno de calentamiento, ya sea aire, vacío, baño de sales o gas, cumple diferentes funciones.

Los baños de sal garantizan que las piezas metálicas se calienten de manera uniforme, mientras que un espacio de vacío ayuda a prevenir reacciones no deseadas.

Tipos de procesos de tratamiento térmico

Recocido

Este proceso se utiliza para ablandar metales, haciéndolos más dúctiles y fáciles de trabajar. También elimina la tensión de los procesos de conformado o corte. Se utiliza comúnmente para fabricar chapa metálica y herramientas.

normalizando

Este proceso se utiliza habitualmente en acero forjado o fundido. Proporciona al metal una estructura de grano uniforme, lo que mejora su tenacidad y lo hace más estable. 

Endurecimiento

El endurecimiento se utiliza para mejorar la dureza superficial del metal. La pieza se calienta y se enfría rápidamente, formándose en su interior una estructura dura llamada martensitaEsta estructura suele ser frágil, por lo que el proceso es seguido por un templado.

Templado

En este proceso, se reduce la fragilidad de la pieza y se mejora su tenacidad. La pieza se recalienta a una temperatura más baja y se mantiene así durante un tiempo para equilibrar su resistencia y flexibilidad.

Temple

Aquí, el metal se enfría muy rápidamente. Se pueden utilizar diferentes medios para enfriar a distintas velocidades, como agua, aire o aceite. 

Endurecimiento de la caja (Carburación, Nitruración)

Este proceso endurece solo la superficie de la pieza, pero el interior permanece blando. La carburación añade carbono a la superficie del metal, mientras que la nitruración utiliza nitrógeno gaseoso para formar una superficie dura. Ambos métodos mejoran la resistencia de la pieza a la oxidación.

Tratamiento térmico de diferentes metales

Acero

Este es el metal más utilizado en tratamientos térmicos. Su contenido de carbono se puede ajustar para modificar su dureza o tenacidad. Se pueden emplear diferentes métodos de calentamiento y enfriamiento para modificar su estructura.

Aleaciones de Aluminio

Aplicar tratamiento térmico al aluminio puede ser un proceso bastante complejo. Dado que se funde a una temperatura más baja que el acero, el calor debe controlarse cuidadosamente. El aluminio se endurece principalmente mediante endurecimiento por precipitación, lo que mejora su resistencia.

Cobre, titanio y otras aleaciones

Otros metales y aleaciones también pueden ser tratados térmicamente. El cobre suele ablandarse mediante recocido, mientras que otras aleaciones de cobre pueden endurecerse. El tratamiento térmico de aleaciones de titanio debe hacerse con cuidado, ya que reaccionan con el oxígeno al calentarse.

Beneficios del tratamiento térmico

Recursos: AZom-¿Cómo cambia el tratamiento térmico las propiedades del acero?

Existen muchas ventajas que se obtienen al tratar térmicamente los metales, tales como:

• El proceso mejora las propiedades mecánicas de los metales, haciéndolos durar mucho más tiempo bajo tensión.
• También facilita el trabajo con metales al ablandarlos mediante procesos como el recocido. Los metales duros también conservan sus filos durante más tiempo.
• Las piezas tratadas térmicamente tienen mejor resistencia al desgaste y la corrosión, lo que es importante para las herramientas expuestas a entornos ácidos.
• El proceso también mejora la estabilidad dimensional de las piezas, lo que alivia la tensión interna y evita que la pieza se deforme con el tiempo.

Equipos y tecnología de tratamiento térmico

La mayoría de las fábricas utilizan equipos y herramientas especiales para controlar los procesos de tratamiento térmico.

Hornos

Existen diferentes tipos de hornos utilizados en el proceso de tratamiento térmico. Los hornos discontinuos se utilizan para tratar una carga a la vez y son ideales para piezas pequeñas. Los hornos continuos mantienen las piezas móviles a través de un largo túnel de calentamiento y son ideales para trabajos de gran volumen.

Por otro lado, hornos de vacío Mantienen el aire fuera para evitar la oxidación o cualquier daño superficial. Se utilizan principalmente para trabajos limpios y de alta precisión.

Endurecimiento por inducción y láser

El temple por inducción utiliza campos magnéticos para calentar rápidamente la superficie de la pieza. Es muy eficaz en la fabricación de ejes o dientes de engranajes. El temple por láser, en cambio, hace lo mismo, pero con un haz muy caliente y preciso para calentar una pequeña zona.

Sistemas de control

Estos sistemas de control se utilizan para supervisar de cerca la temperatura y el tiempo. Ayudan a garantizar que el metal reciba el tratamiento correcto necesario para el trabajo.

Aplicaciones comunes del tratamiento térmico

Automotrices

En la industria automotriz se utilizan numerosas piezas tratadas térmicamente por su resistencia. Algunas de estas piezas son:

• Engranajes
• Cigüeñales
• Ejes

Estas piezas requerían tratamiento térmico porque suelen soportar cargas pesadas. Si no se realizaba el proceso, se desgastarían rápidamente.

Aeroespacial

Las piezas utilizadas en aeronaves suelen estar sometidas a mucho calor y presión. El tratamiento térmico se utiliza para fabricar piezas como:

• Cuchillas
• Tren de aterrizaje
• Bastidores de aeronaves

Estampación

El tratamiento térmico también es importante en la fabricación de diversos tipos de herramientas de trabajo. Entre ellas se incluyen:

• brocas
• Muere
• Moldes

Estas piezas deben mantener su dureza sin ser frágiles. Esto se logra mediante métodos controlados de calentamiento y enfriamiento.

Bienes de consumo

La mayoría de los artículos que usamos a diario también requieren una resistencia y un control de forma adecuados. El tratamiento térmico se utiliza para artículos como:

• cuchillos
• Ballestas
• Tornillos

Cómo elegir el proceso de tratamiento térmico adecuado

Elegir el proceso adecuado para su trabajo depende de diferentes factores.

Tipo de material y propiedades

El tipo de metal con el que trabaja le indica las opciones disponibles. El contenido de las aleaciones puede afectar la temperatura y la velocidad de enfriamiento. El acero con alto contenido de carbono soporta bien el proceso de endurecimiento, pero debe ser más cauteloso al trabajar con aluminio.

También es necesario tener en cuenta las propiedades que desea, ya sea resistencia o resistencia al desgaste.

Consulta profesional

Si no está seguro de qué hacer, lo mejor es pedir ayuda a un profesional. Ellos entienden mejor cómo funcionan los metales y le evitarán errores y gastos innecesarios.

Conclusión

Cada pieza que construye depende de la resistencia del metal. El tratamiento térmico le ayuda a satisfacer las necesidades de resistencia, dureza o flexibilidad de su proyecto. Si desea empezar hoy mismo, nuestro equipo está aquí para ayudarle.