Tipos de tratamiento térmico de acero inoxidable.
El tratamiento térmico de los aceros inoxidables se lleva a cabo principalmente en condiciones controladas para evitar la carburación, descarburación e incrustaciones en la superficie del metal.
Recocido
El recocido, o tratamiento en solución, se emplea para recristalizar los aceros inoxidables austeníticos endurecidos por trabajo y estirar carburos de cromo, precipitados alrededor de los aceros inoxidables endurecidos por trabajo, en la solución. Además, este tratamiento elimina las tensiones producidas durante el trabajo en frío y homogeneiza las soldaduras dendríticas de acero inoxidable.
El recocido de aceros inoxidables se lleva a cabo a temperaturas superiores a 1040 ° C, pero ciertos tipos de acero se pueden recocer a temperaturas muy controladas por debajo de 1010 ° C teniendo en cuenta el tamaño de grano fino. El proceso se mantiene durante un breve intervalo para evitar la formación de incrustaciones en la superficie y controlar el crecimiento del grano.
Templado recocido
El templado recocido del acero inoxidable austenítico es un proceso de enfriamiento rápido del metal mediante enfriamiento con agua para superar la sensibilización.
Recocido estabilizador
A menudo se lleva a cabo un recocido estabilizador después del recocido convencional de los grados 321 y 347. Se permite que el carbono presente en la composición de estos grados se combine con titanio en el grado 321 y niobio en el grado 347, durante el recocido. La precipitación de carbono, en forma de carburo de niobio o titanio, se produce mediante un recocido adicional a temperaturas de 870 a 900 ° C durante 2 a 4 h, seguido de un enfriamiento rápido, evitando así la precipitación de carburo de cromo.
Este tratamiento se puede realizar en condiciones de funcionamiento rigurosamente corrosivas o en condiciones que implican temperaturas que oscilan entre 400 y 870 ° C.
Limpieza
La superficie de los aceros inoxidables austeníticos debe limpiarse a fondo, para eliminar residuos carbonosos, grasas y aceites, antes del tratamiento térmico o recocido, ya que la presencia de residuos provoca una carburización que, a su vez, reduce las propiedades de resistencia a la corrosión.
Recocido de proceso
Todos los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos pueden ser recocidos en proceso calentándolos en el rango de temperatura de ferrita, o completamente recocidos calentándolos por encima de la temperatura crítica en el rango de austenita. Se puede realizar un recocido subcrítico, normalmente a temperaturas de 760 a 830 ° C. Se puede producir una estructura blanda de carburos esferoidizados y de ferrita enfriando el material a 25 ° C desde la temperatura de recocido total durante una hora, o manteniendo el material durante una hora a una temperatura de recocido subcrítica. Los productos que se han trabajado en frío después del recocido completo se pueden recocer a temperaturas subcríticas en menos de 30 min.
Los grados de acero ferrítico que retienen estructuras monofásicas en todo el rango de temperatura de funcionamiento no requieren más que un recocido de recristalización corto a temperaturas de 760 a 955 ° C.
Atmósferas controladas
Los aceros inoxidables generalmente se recocen en condiciones controladas para reducir las incrustaciones. Este tratamiento se puede llevar a cabo en un baño de sal, pero se prefiere principalmente el recocido brillante realizado en condiciones altamente reductoras. Los fabricantes realizan el recocido brillante de alambres, tubos y productos de bobinas laminadas planas en presencia de hidrógeno y nitrógeno. Los productos recocidos brillantes se denominan "BA".
Endurecimiento
Al igual que los aceros de baja aleación, los aceros inoxidables martensíticos se endurecen mediante revenido, temple y austenización. Las temperaturas de austenización oscilan entre 980 y 1010 ° C. A una temperatura de austenización de 980 ° C, la dureza templada tiende a aumentar primero y luego a caer, después de la retención. La temperatura de austenización óptima para ciertos grados de acero puede basarse en la temperatura del siguiente proceso de templado.
El agrietamiento en secciones intrincadas de aceros con alto y bajo contenido de carbono se puede prevenir mediante el precalentamiento de los aceros a 790 ° C antes de la austenización.
Enfriamiento y temple
Los aceros inoxidables martensíticos tienen un alto contenido de aleación y, por tanto, una alta templabilidad. La dureza total se puede lograr mediante el enfriamiento por aire a la temperatura de austenización, pero el endurecimiento de secciones más grandes a veces puede requerir enfriamiento con aceite. Los componentes endurecidos deben templarse inmediatamente después de enfriarlos a temperatura ambiente, especialmente si se ha utilizado enfriamiento con aceite para evitar el agrietamiento. En algunos casos, los componentes se congelan a -75 ° C antes del templado. El revenido de los aceros martensíticos se realiza a temperaturas superiores a 510 ° C, seguido de un enfriamiento rápido de los aceros a temperaturas inferiores a 400 ° C para evitar la fragilización.
Algunos aceros inoxidables de endurecimiento por precipitación requieren tratamientos térmicos rigurosos en comparación con los tipos martensíticos estándar. Por ejemplo, el envejecimiento, el enfriamiento por debajo de cero, el recocido de activación y el recocido pueden requerir un tipo de endurecimiento por precipitación semi-austenítico. Los tipos de endurecimiento por precipitación martensítica, por otro lado, a menudo solo requieren un tratamiento de envejecimiento.
Aliviar el estrés
El alivio del estrés por debajo de 400 ° C es la práctica más común, pero el resultado es un alivio moderado del estrés. El alivio de la tensión a temperaturas de hasta 425 a 925 ° C reducirá significativamente las tensiones residuales que de otro modo causarían inestabilidad dimensional o agrietamiento por corrosión bajo tensión. Una hora de alivio de tensión a 870 ° C alivia aproximadamente el 85% de las tensiones residuales. Sin embargo, este rango de temperatura puede precipitar carburos en el límite del grano, lo que resulta en una sensibilización que afecta la resistencia a la corrosión en muchos medios. Se prefieren los aceros inoxidables estabilizados o los aceros de tipo bajo en carbono para evitar estos efectos.
El tratamiento de solución completa de los aceros inoxidables, mediante el calentamiento a aproximadamente 1080 ° C seguido de un enfriamiento rápido, elimina todas las tensiones residuales. Sin embargo, no es práctico para la mayoría de las fabricaciones grandes o complejas.
Alivio del estrés a baja temperatura
Mientras se realiza el trabajo en frío de aceros inoxidables austeníticos para mejorar la resistencia, el límite elástico por compresión y el límite proporcional tenderán a aumentar con el alivio de la tensión a baja temperatura. El alivio del estrés se lleva a cabo a temperaturas de hasta 345 a 425 ° C, si la resistencia intergranular no es importante. Las temperaturas más altas degradarán la resistencia del material y, por lo tanto, no se prefieren para productos trabajados en frío que alivian la tensión.
Recocido después de soldar
Los productos de soldadura de acero inoxidable se calientan a temperaturas por debajo de las temperaturas de recocido estándar, para minimizar las altas tensiones residuales, mientras que el recocido seguido de soldadura no es posible. El alivio de tensión a menudo se realiza en secciones de soldadura grandes o intrincadas, o en soldaduras diferentes compuestas de acero de baja aleación soldado a acero inoxidable.
El alivio de la tensión de los aceros inoxidables ferríticos o martensíticos templará las zonas afectadas por el calor y la soldadura, además de restaurar la resistencia a la corrosión en algunos tipos. Las temperaturas de recocido son relativamente bajas para estos grados de acero inoxidable.
Endurecimiento de la superficie
Solo se pueden realizar ciertos tipos de métodos de endurecimiento de superficies en los aceros inoxidables. En la mayoría de los casos, el endurecimiento de aceros de baja aleación y carbono depende de la transformación martensítica, de modo que la dureza resultante está relacionada con el contenido de carbono. Sin embargo, este método de endurecimiento no se emplea ampliamente, ya que el contenido de carbono de los aceros inoxidables martensíticos varía de bajo a extremadamente bajo.
Nitruración
Los aceros inoxidables austeníticos pueden endurecerse superficialmente mediante nitruración. Este proceso tiene una aplicación muy limitada, ya que el núcleo de acero inoxidable es blando y tiene una resistencia muy baja para aplicaciones pesadas. Otra limitación importante es que el acero nitrurado es menos resistente a la corrosión en comparación con el acero inoxidable original.
Deposición física de vapor (PVD)
La deposición física de vapor permite la deposición de capas delgadas y duras en muchos materiales, incluidos los aceros inoxidables. El nitruro de titanio es el recubrimiento que se aplica con más frecuencia, disponible en un atractivo color dorado. Debido a su apariencia, este recubrimiento se aplica comúnmente en la superficie pulida espejo No. 8 para producir paneles arquitectónicos incrustados con paneles dorados.