5.3. Modificación de las propiedades de un material

La adición de un componente aunque sea en muy pequeñas proporciones, incluso inferior al 1 % puede modificar enormemente las propiedades de una aleación.

En comparación con los metales puros, las aleaciones presentan algunas ventajas:

• Mayor dureza y resistencia a la tracción.
• Menor temperatura de fusión por lo menos de uno de sus componentes.
• Menor ductilidad, tenacidad y conductividad térmica y eléctrica.

La modificación de estas propiedades se puede realizar por tratamientos térmicos, mecánicos, termomecánicos y termoquímicos.

Tratamiento térmico

Proceso realizado sobre distintos metales u otros sólidos, que consiste básicamente, en calentarlos y posteriormente enfriarlos.

Dependiendo de la temperatura a la que se calientan y la velocidad a la que se enfrían, se consigue modificar la estructura cristalina, por lo tanto las variables que controlamos son la temperatura y el tiempo

Es importante tener claro que en estos procesos no se modifica la constitución química de los materiales.

La finalidad de este proceso es mejorar las propiedades mecánicas del material, sobre todo, la dureza, la resistencia, la tenacidad y la maquinabilidad.

Existen fundamentalmente cuatro tratamientos térmicos:

• Temple
• Revenido
• Recocido
• Normalizado

Tratamientos mecánicos: la forja 

Es un tratamiento mecánico ayudado de calor y aplicado a las aleaciones o metales. Se deforma el metal, previamente calentado a temperaturas elevadas, golpeándolo por encima de la recristalización.

Con este procedimiento se mejora la microestructura del material, consiguiento aumentar la dureza, la resistencia mecánica y reducir la plasticidad.

Tratamientos termomecánicos

Son combinaciones de los tratamientos térmicos, junto a las deformaciones mecánicas del material a tratar.

El más utilizados en la industria del acero es el ausforming, que consiste en aplicar un tratamiento térmico de temple deformando del 60 % al 90 % del acero, y posteriormente enfriando de manera rápida.

Tratamientos termoquímicos

Son aquellos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de su capa superficial, añadiendo distintos productos químicos hasta una profundidad determinada.

Mediante estos tratamientos se modifica la composición química superficial del material, por lo tanto, las variables que controlamos son la temperatura, el tiempo y la composición química.

Los tratamientos termoquímicos más importantes son:

• Cementación (C): Consite en incrementar la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en su superficie. Obteniendo, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste, buena tenacidad en el núcleo y aumento de la resiliencia.
• Nitruración (N): En este caso se incorpora nitrógeno a la composición superficial de la pieza. Al igual que la cementación este método también aumenta la dureza superficial del acero, aunque lo hace en mayor medida. Los aceros tratados por este procedimiento adquieren una alta resistencia a la corrosión.
• Cianuración (C+N): Este proceso permite el endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Utiliza baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Es una mezcla de cementación y nitruración.
• Carbonitruración (C+N): Al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, sin embargo estos elementos estan en forma de hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH₃) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C. Es necesario realizar un temple y un revenido posterior.
• Sulfinización (S+N+C): En este proceso se incrementa la resistencia al desgaste obtenida en los procesos de cianuración y carbonitruración mediante la acción del azufre. Se aumenta la resistencia al desgaste, favorece la lubricación y disminuye el coeficiente de rozamiento.