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Qué es el tratamiento térmico？

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Proceso básico del tratamiento térmico

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El tratamiento térmico de los metales incluye el calentamiento, el aislamiento y el enfriamiento, que modifican su microestructura interna para conseguir las propiedades físicas y mecánicas deseadas.

Los átomos de los metales están dispuestos de una manera especial, y se ven afectados por la energía térmica sin destruir su estructura sólida. La mayoría de los sólidos metálicos existen en la naturaleza en forma de cristales. Cuando los metales se enfrían, los átomos comienzan a agruparse para formar granos.

Hay tres pasos básicos en el tratamiento térmico: calentamiento, aislamiento y enfriamiento. Los distintos métodos de tratamiento térmico actúan de forma diferente en estos tres pasos.

Calentamiento: Calentar un metal a una temperatura determinada modifica su estructura interna. Por ejemplo, el hierro se calienta al rojo vivo cuando se forjan herramientas.

Aislamiento: Mantener un metal a una temperatura específica durante un periodo de tiempo para estabilizar aún más su estructura interna.

Enfriamiento: Controlando la velocidad de enfriamiento, se puede modificar el tamaño de los granos metálicos y la tensión interna, ajustando así sus propiedades. Por ejemplo, enfriar rápidamente un metal caliente puede hacerlo más duro pero más quebradizo.

Principios del tratamiento térmico

Principios del cambio de fase:

Cambio de fase en estado sólido: Los materiales metálicos experimentan cambios de fase dentro de un intervalo de temperatura específico, y una estructura cristalina se transforma en otra. Por ejemplo, el acero se transforma de ferrita (estructura cúbica centrada en el cuerpo) a austenita (estructura cúbica centrada en la cara) cuando se calienta, y a martensita (estructura tetragonal centrada en el cuerpo) cuando se enfría.

Proceso de difusión: A altas temperaturas, los átomos se difunden más fácilmente, lo que hace que la distribución de los distintos elementos en el interior del metal sea más uniforme, mejorando así las propiedades del material.

Cambios en la estructura de los granos:

Recristalización: Calentando a cierta temperatura (temperatura de recristalización), los granos deformados pueden formar nuevos granos equiaxiales sin deformación, eliminando así el endurecimiento por deformación.

Crecimiento de los granos: Durante el periodo de mantenimiento a alta temperatura, los granos crecen. El crecimiento de los granos reduce la dureza y la resistencia del material, pero aumenta la plasticidad y la tenacidad.

El tamaño del grano afecta a las propiedades del metal:

Granos grandes: Es más fácil que los átomos se muevan entre sí, lo que hace que el metal sea más blando.

Granos pequeños: Es más difícil que los átomos se muevan entre sí, por lo que el metal es más duro.

Controlando la temperatura de calentamiento y la velocidad de enfriamiento, se puede ajustar el tamaño del grano, controlando así la dureza y la tenacidad del metal.