El tratamiento térmico posterior a la fundición consiste en el calentamiento y enfriamiento controlados de una pieza fundida una vez solidificada, con el fin de modificar su microestructura y, con ello, sus propiedades mecánicas. Una misma aleación puede comportarse de forma muy diferente antes y después del tratamiento: el recocido ablanda, la normalización refina, el temple endurece, el revenido restaura la tenacidad y el envejecimiento refuerza el aluminio. Tanto para las fundiciones como para los compradores, el tratamiento es la fase en la que la pieza fundida se adapta a las especificaciones del plano.
La elección del tratamiento depende del material, del espesor de la sección, de la dureza requerida y del presupuesto previsto. Esta guía explica en qué consiste el tratamiento térmico, por qué es necesario para las piezas de fundición, cuáles son los principales procesos, cómo modifican la estructura, qué metales responden a este tratamiento y en qué aplicaciones se utilizan las piezas de fundición tratadas.
El tratamiento térmico posterior a la fundición suele realizarse entre la desmoldeación y el mecanizado. La pieza fundida se somete a una limpieza preliminar, se trata en el horno y, a continuación, se mecaniza y se inspecciona; por lo tanto, el plano debe indicar el estado de temple o la dureza requeridos antes de que comience el mecanizado.
¿Qué es el tratamiento térmico?
El tratamiento térmico es una secuencia controlada de calentamiento, mantenimiento de la temperatura y enfriamiento que se aplica a un metal para modificar su microestructura y, por lo tanto, sus propiedades. El tipos de tratamiento térmico comparten el mismo principio: el perfil de temperatura determina qué fases se forman, el tamaño de los granos y cómo responde el metal a la carga, al desgaste y al mecanizado.
En el caso de las piezas fundidas, el tratamiento se lleva a cabo tras la solidificación, por lo que se denomina «tratamiento térmico posterior a la fundición». Las piezas fundidas que salen del molde con estructuras gruesas o mixtas se refinan en el horno antes de su mecanizado o puesta en servicio.
¿Por qué es importante el tratamiento térmico?
- Resistencia y dureza. El temple y el envejecimiento aumentan el límite elástico, la resistencia a la tracción y la dureza superficial de las piezas sometidas a carga.
- Mecanizabilidad. El recocido ablanda la pieza fundida, lo que prolonga la vida útil de las herramientas y permite mantener las tolerancias dentro de los límites establecidos.
- Estabilidad dimensional. El alivio de tensiones y el enfriamiento controlado reducen las tensiones residuales y la deformación que provocan defectos de fundición.
- Resistencia. El templado restaura la ductilidad y la resistencia al impacto que se pierden durante el endurecimiento.
- Vida útil. Las superficies endurecidas resisten la abrasión y prolongan la vida útil en aplicaciones exigentes.
Tipos de procesos de tratamiento térmico
Cada proceso utiliza una temperatura y un perfil de enfriamiento distintos para obtener una estructura diferente.
Recocido
El recocido consiste en calentar la pieza fundida, mantenerla a esa temperatura y enfriarla lentamente para ablandar el metal y eliminar las tensiones internas. Mejora la mecanizabilidad y es un proceso habitual antes del mecanizado de piezas fundidas de hierro gris y dúctil. En el caso de secciones complejas, el recocido también reduce el riesgo de deformación.
Normalización
La normalización consiste en calentar el material por encima del intervalo de transformación y enfriarlo en aire en reposo para refinar el grano y obtener una estructura más uniforme. Aumenta la resistencia y la homogeneidad sin alcanzar la dureza máxima del temple, y suele elegirse cuando es necesario que secciones de diferentes espesores se comporten de forma similar.
Temple y revenido
El temple enfría rápidamente la pieza fundida para formar microestructuras duras; a continuación, el revenido la vuelve a calentar a una temperatura más baja para recuperar la tenacidad. Esta combinación proporciona una alta resistencia con una ductilidad controlada, y es el proceso estándar para engranajes, ejes y piezas sujetas a desgaste.
Endurecimiento por precipitación
El endurecimiento por precipitación disuelve los elementos de aleación a alta temperatura y los vuelve a precipitar en forma de partículas finas que bloquean el movimiento de las dislocaciones. Dado que las partículas inmovilizan la estructura, este tratamiento proporciona una alta resistencia sin necesidad de una aleación pesada, y es el método habitual para las piezas de fundición de aluminio de alta resistencia.
Envejecimiento
El envejecimiento es la etapa a baja temperatura que sigue al tratamiento en solución, ya sea de forma natural a temperatura ambiente o de forma artificial en un horno. El envejecimiento artificial se lleva a cabo a una temperatura controlada durante un tiempo determinado; el envejecimiento natural se produce lentamente a temperatura ambiente. En ambos casos, esta etapa determina la resistencia final de los estados de templado T4, T5 y T6 utilizados en las piezas de fundición de aluminio.
Estos procesos actúan modificando lo que ocurre a nivel de grano. El enfriamiento lento permite que el carbono se difunda y forme estructuras más blandas; el enfriamiento rápido lo atrapa en fases más duras; y el recalentamiento hace que parte de esa dureza dé paso a la tenacidad. Un mismo contenido de carbono puede dar lugar a piezas fundidas blandas, tenaces o duras, dependiendo del perfil, y métodos de inspección de la fundición de metales como los ensayos de dureza y la metalografía, permiten verificar que se ha conseguido la estructura prevista.
Aplicaciones de las piezas fundidas sometidas a tratamiento térmico
Las piezas fundidas tratadas se utilizan en todos aquellos casos en los que la resistencia mecánica, la resistencia al desgaste o la uniformidad determinan la vida útil, y el material determina el ciclo: el hierro gris suele someterse a un tratamiento de alivio de tensiones o a un recocido antes del mecanizado; las piezas fundidas de acero pasan por procesos de normalización, temple y revenido; las de aluminio se someten a un tratamiento de solución y envejecimiento; y los grados de acero inoxidable siguen sus propios ciclos. El valor también depende de trabajar con un proveedor de fundición que controla todo el ciclo de tratamiento térmico.
- Automoción y maquinaria: engranajes, cigüeñales, componentes de frenos y carcasas que requieren resistencia y vida útil frente a la fatiga.
- Bombas y válvulas: cuerpos a presión, tapas e impulsores en los que la ductilidad y la resistencia al impacto son fundamentales.
- Componentes sujetos a desgaste: medios de molienda, placas de desgaste y piezas resistentes a la abrasión que se benefician de superficies endurecidas.
- Componentes estructurales y energéticos: bastidores de maquinaria, componentes eólicos y energéticos, y piezas de fundición pesadas que requieren propiedades mecánicas uniformes.
Hierro fundido nodular – Fabricante de piezas de hierro fundido
Envía el plano de la pieza, las condiciones de uso y la dureza o templado deseados a nuestros ingenieros, y que confirmen el grado y el ciclo de tratamiento térmico antes de dar el visto bueno al utillaje. Ajustar el ciclo correctamente antes de la producción resulta más económico que tener que reelaborar una pieza fundida que no cumple con las especificaciones.
