El acero es uno de los materiales más utilizados en el mundo, y su durabilidad y resistencia son el resultado de procesos como la austenización. Pero, ¿qué es exactamente este proceso y cómo transforma el acero?
Somos Bericht, fabricantes de piezas metálicas, y en esta guía te explicamos en detalle este proceso, sus etapas, beneficios y aplicaciones. ¡Sigue leyendo!
Definición de austenización
La austenización es el proceso de calentamiento del acero a una temperatura específica (entre 750º C y 950º C, en función del tipo de acero), conocida como temperatura de austenización, para transformar su estructura cristalina de ferrita o perlita a austenita.
Este cambio en la microestructura mejora las propiedades mecánicas del acero, como su dureza y resistencia.
La austenita es una fase no magnética del hierro que se forma a altas temperaturas. Su formación permite una mayor solubilidad del carbono en el hierro, lo cual es una condición necesaria para tratamientos térmicos posteriores como el templado y el revenido.
Proceso de austenización
El proceso de austenización implica varios pasos que aseguran una transformación efectiva del acero.
- Calentamiento: el primer paso es calentar el acero a una temperatura por encima de la temperatura crítica superior (Ac3 para aceros hipoeutectoides y Ac1 para aceros hipereutectoides). Esta temperatura varía según el tipo de acero y su composición química, generalmente oscila entre 750º C y 950º C para aceros al carbono simples.
- Mantenimiento: una vez alcanzada esta temperatura de austenización, se mantiene el acero a esta temperatura durante un tiempo suficiente para asegurar una transformación completa de la estructura cristalina. Este periodo de mantenimiento, también conocido como “soaking time”, permite que la estructura de ferrita y perlita se transforme totalmente en austenita.
- Enfriamiento: después del mantenimiento, el acero se enfría de manera controlada. El método de enfriamiento depende de las propiedades mecánicas deseadas en el producto final. El enfriamiento rápido, conocido como templado, transforma la austenita en martensita, una fase extremadamente dura. Por otro lado, el enfriamiento lento, o enfriamiento al aire, resulta en la formación de estructuras como bainita.
Aplicación y beneficios de la austenización
Este tratamiento cuenta con numerosas aplicaciones en la industria. Se emplea para la fabricación de herramientas, componentes de maquinaria, y piezas de automóviles y aviones.
Sus principales beneficios son:
- Mejora de la resistencia: este proceso seguido de un tratamiento térmico adecuado aumenta significativamente la dureza y resistencia del acero.
- Mejora de la ductilidad: en función del proceso de enfriado, se puede mejorar la ductilidad del material.
- Aumento de la tenacidad: el acero austenizado y templado tiene una tenacidad mayor, lo que lo hace menos susceptible a la fractura bajo carga.
- Resistencia a la fatiga: el tratamiento térmico mediante austenización mejora la resistencia a la fatiga del metal y prolonga la vida útil de los componentes sometidos a cargas cíclicas.
Temperatura de austenización y su impacto
La temperatura de austenización es un factor que afecta directamente a las propiedades finales del acero. Si la temperatura es demasiado baja, la transformación austenítica puede ser incompleta, lo que resulta en propiedades mecánicas débiles. Si es demasiado alta, puede causar crecimiento de grano, lo que afecta negativamente a la dureza y la resistencia.
Cada tipo de acero tiene una temperatura de austenización óptima. Por ejemplo, para aceros al carbono simples, esta temperatura suele estar entre 750º C y 950º C, y los aceros inoxidables austeníticos requieren temperaturas de entre 1000º C y 1150º C, debido a su contenido de cromo y níquel.
Microestructura y transformaciones durante la austenización
Durante este procedimiento, la microestructura del acero experimenta ciertos cambios. Inicialmente, la estructura de ferrita y perlita se transforma en austenita. Este cambio prepara el acero para tratamientos posteriores.
Formación de austenita y sus características
La formación de austenita depende de la difusión del carbono en el hierro. La austenita es una estructura cúbica centrada en las caras (FCC), que consiente una mayor solubilidad del carbono en comparación con la ferrita, que es una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
La austenita cuenta con capacidad para disolver elementos de aleación y carbono, lo que permite tratamientos térmicos como el templado para producir martensita.
Transformación de austenita en martensita
Uno de los tratamientos térmicos más comunes es el templado, que implica un enfriamiento rápido. Durante este enfriamiento, la austenita se transforma en martensita, una fase frágil que mejora la dureza del acero.
Un enfriamiento demasiado lento puede resultar en la formación de perlita o bainita en lugar de martensita.
Papel de los carburos en la austenización
Los carburos tienen un papel muy importante, especialmente en los aceros aleados. Estos compuestos de carbono y metal influyen en la temperatura de austenización y en las propiedades finales del acero.
Durante este proceso industrial, los carburos se disuelven parcialmente en la matriz austenítica y afectan a la dureza y resistencia del material. La presencia de estos elementos también afecta a la formación de martensita y otras frases durante el enfriamiento.
Preguntas frecuentes sobre la austenización
A continuación, respondemos algunas de las preguntas más comunes sobre este proceso de transformación.
¿Qué aceros se pueden austenizar?
La austenización se puede aplicar a una amplia gama de aceros, como aceros al carbono, aceros aleados y aceros inoxidables.
En general, casi todos los aceros que requieren un tratamiento térmico para mejorar sus características se pueden someter a este procedimiento.
¿Cómo afecta la austenización a la durabilidad del acero?
La austenización seguida de un tratamiento térmico adecuado mejora la durabilidad del acero. Al transformar la microestructura, el acero austenizado es más resistente al desgaste y a la fractura. Esto lo hace perfecto para aplicaciones que requieren materiales de alta durabilidad.
¿Cuál es la temperatura óptima de austenización?
La temperatura óptima de austenización varía según el tipo de acero y su composición.
- Los aceros al carbono, que son los más comunes, se austenizan a temperaturas entre 750º C y 950º C.
- Los aceros aleados, que contienen elementos adicionales como cromo, níquel y molibdeno, tienen temperaturas de austenización que varían según su composición.
- Los aceros inoxidables, que poseen alto contenido de cromo y níquel, requieren temperaturas entre 1000º C y 1150º C.
Esperamos haberte ayudado a entender la austenización. Si te ha parecido interesante o quieres más información sobre procesos metálicos, te invitamos a visitar el blog de Bericht.
