¿Qué es el recocido? ¿Por qué el acero inoxidable necesita ser sometido a recocido?
Resumen
El recocido es un proceso de tratamiento térmico de metales que consiste en calentar lentamente el metal hasta una temperatura determinada, mantenerlo durante un tiempo suficiente y luego enfriarlo a una velocidad apropiada. Su objetivo es reducir la dureza, mejorar la trabajabilidad, eliminar las tensiones residuales, estabilizar las dimensiones, disminuir la deformación y las tendencias a la fractura, refinar los gránulos del metal, ajustar su microestructura y eliminar defectos estructurales, entre otros. En resumen, el recocido es un proceso de tratamiento térmico aplicable tanto a materiales metálicos como no metálicos. Los productos de acero inoxidable también requieren este proceso de recocido.
El propósito del recocido
(1) Reduzca la dureza y mejore la trabajabilidad del material.
(2) Eliminar las tensiones residuales, estabilizar las dimensiones y reducir la tendencia a la deformación y la formación de grietas;
(3) Perfeccionar los granos, ajustar la estructura y eliminar las deficiencias en el tejido;
(4) Estructura y composición uniformes del material; mejora las propiedades del mismo o prepara el material para tratamientos térmicos posteriores.
El proceso de recocido se utiliza ampliamente en la producción. Las especificaciones del recocido varían según el uso del pieza a ser tratada, como el recocido completo, el recocido para esferoidización, el recocido para alivio de tensión, etc.
Proceso de recocido
La temperatura máxima de calentamiento (temperatura de recocido) es uno de los parámetros más importantes en el proceso de recocido. La temperatura de recocido para la mayoría de las aleaciones se selecciona según el diagrama de fases del sistema de aleación, al igual que el acero al carbono se elige según el diagrama de equilibrio hierro-carbono. Debido a los diferentes propósitos del recocido, la temperatura de recocido para distintos materiales metálicos (incluyendo acero al carbono y aceros aleados) puede ser inferior a Ac3, superior a Ac1 o inferior a Ac1.
Recocido por recristalización
El recocido por recristalización se utiliza para equilibrar las aleaciones que experimentan una transformación de fase sólida (recristalización) durante el calentamiento y el enfriamiento. La temperatura de recocido está por debajo o por encima del rango de temperaturas de transición de fase. El calentamiento y el enfriamiento se realizan de manera lenta. Durante el calentamiento, la aleación sufre una transformación de fase; durante el enfriamiento, ocurre la recristalización. Por esta razón, este proceso se denomina recocido por recristalización. Este método de recocido se utiliza comúnmente en el acero.
Proceso de recristalización y clasificación
El proceso de recristalización por templado implica calentar lentamente el acero a una temperatura 30°C a 50°C superior a Ac3 (en el caso del acero eutéctico) o Ac1 (en el caso del acero eutectoide o hipereutectoide), mantenerlo durante un tiempo adecuado y luego enfriarlo lentamente. La perlita (o ferrita proeutectoide o cementita) que se forma durante el proceso de calentamiento se transforma en austenita (primera fase de recristalización); por el contrario, durante el enfriamiento tiene lugar una segunda fase de recristalización que da como resultado la formación de perlita (o ferrita proeutectoide o cementita), con gránulos más finos, capas más gruesas y una microestructura uniforme. Las temperaturas de templado superiores a Ac3 (en el caso del acero hipoeutectoide) permiten la recristalización completa del acero y se denominan templado completo. Cuando las temperaturas de templado están entre Ac1 y Ac3 (en el caso del acero semihomogéneo) o entre Ac1 y Acm (en el caso del acero hipereutectoide), se produce una recristalización parcial, lo que se denomina templado incompleto. Este proceso consiste en calentar una aleación de hierro-carbono a una temperatura entre Ac1 y Ac3 para lograr una austenitización parcial y luego enfriarla lentamente. El templado incompleto se utiliza principalmente en forjados de acero con contenido medio y alto de carbono, así como en aceros de baja aleación. Su objetivo es mejorar la estructura del material y reducir su dureza. La temperatura de calentamiento es de Ac1 + (40-60)°C, seguida de un enfriamiento lento después de mantener el acero a esa temperatura durante un tiempo.
Recocido isotérmico
El recocido isotérmico es un método de recocido por enfriamiento controlado adecuado para el acero y algunas aleaciones de metales no ferrosos, como las aleaciones de titanio. En el caso del acero, se calienta lentamente hasta una temperatura ligeramente superior a Ac3 (para los aceros hipoeutectoides) o ligeramente superior a Ac1 (para los aceros eutectoides e hipereutectoides). Tras un período de retención del calor, el acero se austenitiza y luego se traslada rápidamente a otro horno con una temperatura ligeramente inferior a A1. La temperatura isotérmica se mantiene hasta que el austenita se transforma completamente en perlita laminar (para los aceros hipoeutectoides y ferrita proeutectoide; para los aceros hipereutectoides, cementita proeutectoide). Finalmente, el acero se enfría a cualquier velocidad (generalmente, los hornos se enfriaban al aire).
Recocido de homogeneización
El recocido de homogeneización, también conocido como recocido por difusión, es un método utilizado para lingotes o piezas fundidas de acero inoxidable y aleaciones de metales no ferrosos (como bronce al estaño, bronce al silicio, cuproníquel, aleaciones de magnesio, etc.). El lingote o pieza fundida se calienta a una temperatura superior a la temperatura de solidus de la aleación, se mantiene durante un largo período de tiempo y luego se enfría lentamente. Este proceso provoca la difusión de elementos en el estado sólido, lo que reduce las heterogeneidades en la composición química de la aleación, principalmente a nivel de tamaño de grano (segregación intragranular o segregación dendrítica). Para acelerar la difusión de los elementos y reducir el tiempo de retención en el calor, la temperatura de recocido de homogeneización es muy elevada. En el caso del acero aleado, esta temperatura suele estar entre 1050°C y 1200°C; para las aleaciones no ferrosas, se utiliza una fórmula aproximada de “0,95 × temperatura de solidus (en kelvin)”. Dado que la temperatura de calentamiento es alta y el tiempo de retención es prolongado, el consumo de energía térmica es considerable.
Recocido de esferoidización
El recocido esferoidal es un método de recocido adecuado únicamente para el acero. El acero se calienta a una temperatura ligeramente inferior o superior a Ac1, y luego se enfría lentamente. El objetivo es transformar la cementita laminar y la proeutectoidescente en perlita, formando así estructuras de sferulitas distribuidas uniformemente dentro de la matriz de ferrita (esta estructura se denomina perlita esferoidal). Los aceros de carbono medio y alto con esta estructura presentan baja dureza, buenas propiedades de mecanizado y una gran capacidad de deformación en frío. En el caso de los aceros para herramientas, esta estructura resulta ideal para el templado.
Recocido para alivio del estrés
El recocido de alivio de tensión consiste en calentar la pieza de trabajo a una temperatura adecuada por debajo del punto Ac1 (500~600°C para aceros no aleados). El proceso de tratamiento térmico, que incluye el enfriamiento en horno después del aislamiento, se denomina recocido de alivio de tensión. El calentamiento a bajas temperaturas sin generar tensiones elimina las transformaciones estructurales durante el recocido. Se utiliza principalmente para piezas brutas y partes mecanizadas. Su objetivo es eliminar las tensiones residuales en dichas piezas, estabilizar su tamaño y forma, y reducir la tendencia a deformación y fisura durante los procesos de corte y uso.
