Cuando se trata de mejorar la funcionalidad de los materiales y, al mismo tiempo, ofrecer cierto nivel de seguridad, un proceso que entra en juego en todas las industrias es el recocido. Ya se trate de materiales metálicos, aleaciones o incluso vidrio, el recocido tiene la capacidad de cambiar las propiedades de los materiales. ¡Sí! El recocido hace que el material sea más fácil, más resistente y más adecuado para su posterior procesamiento.
En este artículo, analizaremos qué es el recocido, cómo funciona este tratamiento térmico y los diferentes tipos de recocido. Además, veremos cómo puede resultar beneficioso para sus necesidades de fabricación. Así que, sin perder un segundo, ¡comencemos a aprender cómo el recocido puede ayudarle enormemente con sus proyectos!
¿Qué es el recocido?
La palabra recocido se deriva de “Anneal” que implica calentamiento, originalmente de “fuego”.
“El recocido también se conoce como el método de ablandamiento o tratamiento térmico aplicable a materiales, especialmente metales y vidrio, con el fin de alterar su estado físico y sus propiedades”.
El proceso de recocido ayuda a que los materiales sean más suaves, más flexibles y menos fracturados bajo tensiones de fluencia. Por el contrario, mejora las propiedades de tenacidad y resistencia, lo que los hace adecuados para varios usos industriales. Si hablamos de reforzar el acero en particular mediante el recocido, podemos llamarlo "forjado". ¡Sí! Se pueden endurecer pistones y cigüeñales mediante el forjado.
Bueno, el recocido consiste en calentar el material por encima de la temperatura de recristalización pero por debajo de su punto de fusión. Lo que sucede es que cuando el material alcanza esta temperatura, se produce un cambio en la microestructura del material. Dichas alteraciones se observan además para aliviar las tensiones internas. Además, mejora la estructura del grano y elimina cualquier defecto residual o intencional. Estos defectos pueden ser resultado de procesos anteriores como la fundición o la soldadura.
Además, este tratamiento no solo aumenta la trabajabilidad de los materiales, sino que también aumenta su vida útil al evitar grietas y fracturas. ¡Muy bien! Para tener una idea clara del proceso de recocido, analizaremos el proceso en la siguiente sección.
Cómo funciona el recocido: tres etapas
Existen tres etapas principales del tratamiento térmico mediante las cuales se pueden lograr cambios a nivel atómico. Verás que cada paso está asociado a un cambio en la geometría y las propiedades del material. ¡Vamos a profundizar en ello!
Etapa 1) Calentamiento: En primer lugar, se trata de calentar el material hasta una temperatura de entre 400 y 900 °C, dependiendo de su recristalización. En el caso de los aceros, esta temperatura se sitúa aproximadamente entre 600 °C y 700 °C. Este calentamiento permite que los átomos migren en la red cristalina, lo que reduce las dislocaciones presentes en el material. Como resultado, los átomos se reubican para relajar las tensiones internas. Además, proporciona las condiciones previas para el posterior crecimiento del grano.
- Para ampliar tus conocimientos: si el calentamiento se realiza en una atmósfera de hidrógeno ambiente, entonces puedes llamarlo "recocido de hidrógeno".
Etapa 2) Mantenimiento (Etapa de recristalización): El material se mantiene a esta temperatura durante un período adecuado para que los movimientos atómicos sean suficientes para permitir el crecimiento de nuevos granos. Este paso ayuda a eliminar algunas dislocaciones adicionales y a ablandar el material. El tiempo necesario depende del material y de sus propiedades mecánicas, normalmente de treinta minutos a varias horas.
Etapa 3) Enfriamiento: Por último, se enfría el elemento en etapas, normalmente en un horno abierto. Este proceso mejora la ductilidad y la resistencia del material a temperatura ambiente. La velocidad de enfriamiento es un factor importante. De hecho, un enfriamiento más rápido (seguido de temple y retardo) puede hacer que el material se vuelva quebradizo, mientras que un enfriamiento lento garantiza que no se pierdan las características deseadas del material.
Al enfriarse, el grano se desarrolla y aumenta de tamaño. ¡Eso es todo!
¿Cuáles son los tipos de recocido?
Después de lo que es el recocido, veamos los tipos; se clasifican en función de las diferencias metalúrgicas en la recristalización y el resultado de las superficies recocidas.
La lista se menciona a continuación;
Recocido por difusión
Puede utilizarse para mejorar la uniformidad del material mediante difusión atómica. Ayuda a eliminar la segregación de las composiciones de las aleaciones. Por lo tanto, mejora la homogeneidad y también refina la estructura cristalina.
Recocido de alivio de tensión
Como sugiere el nombre, reduce las tensiones internas provocadas por procesos que incluyen soldadura y mecanizado para ese caso. Aunque no cambia la estructura del material a un nivel significativo, disminuye la tensión no deseada. Este alivio de tensión es para que no se experimenten distorsiones ni grietas.
Recocido de normalización
¿Qué es el acero recocido? Bueno, la normalización se aplica ampliamente al acero. La normalización es un proceso en el que los materiales se calientan hasta una determinada temperatura y luego se enfrían al aire. Esto realmente refina la estructura del grano. Por lo tanto, mejora la tenacidad y la resistencia del material al mismo tiempo que lo hace más consistente.
Recocido por esferificación
Este tipo de recocido facilita la conversión del grafito en escamas a una forma esférica mediante el proceso A356, lo que facilita el proceso de mecanizado y también aumenta la ductilidad del material.
Recocido incompleto
Durante este tipo de recocido, el material que se está recociendo no se calienta por completo hasta la temperatura de recristalización completa de los metales. El objetivo es hacer que el material sea un poco más blando sin alterar su estructura por completo. Esto se hace principalmente para materiales que no requieren una transformación completa en estado sólido, pero que necesitan cierto grado de suavidad.
Recocido completo
Esto implica calentar hasta una temperatura deseada por completo para alterar la microestructura. Los componentes recocidos eliminan las tensiones residuales internas y ablandan el material. El recocido completo se requiere principalmente con aceros al carbono.
Recocido de recristalización
Este tipo se concentra en el crecimiento del grano mediante el calentamiento del material a una temperatura que inducirá la recristalización. Esta nueva estructura aumenta la ductilidad del material a la vez que refina la microestructura e incluso mejora la resistencia.
Recocido isotérmico
Este tipo consiste en elevar el material a una temperatura deseada durante un tiempo prolongado. Después, se procede a enfriarlo gradualmente. Este proceso permite que el material tenga propiedades de partición uniformes y regulares, especialmente en aleaciones de acero.
Dependiendo de los materiales deseados se pueden aplicar diferentes procesos de recocido.
¿Cuánto tiempo se requiere para el recocido?
La duración del recocido depende de las propiedades que se le van a dar a la muestra. Depende del material utilizado y de la temperatura de recocido. El calentamiento puede tardar entre media hora y varias horas.
Luego viene la cuestión de cuánto tiempo se deja la muestra a la temperatura de recristalización. Esto puede llevar media hora o varias horas más dependiendo del grosor de la muestra o del proceso en sí. A partir de entonces, el enfriamiento de algunos resultados lleva horas y se realiza lentamente, lo que permite que las propiedades o características del material permanezcan intactas. Por lo tanto, se puede decir que el recocido puede variar desde unas pocas horas hasta un día.
¿Cuáles son las ventajas del recocido?
El recocido tiene innumerables ventajas, algunas de las cuales son importantes y se comentan a continuación:
+ Eliminación de tensiones residuales: El tratamiento térmico de recocido elimina las tensiones residuales internas que resultan de la soldadura, el mecanizado de la fundición u otros procesos. Como resultado, el material no se deformará ni se agrietará cuando se lo someta a una carga y permanecerá bastante rígido.
+ Ductilidad: El tratamiento de recocido libera la ductilidad de un material a medida que lo ablanda. Permite que el material sea más maleable, flexible o que se le dé la forma deseada.
+ Resistencia a la tracción mejorada: Gracias al recocido, el material puede soportar mayores cargas de tracción sin sufrir roturas, lo que resulta especialmente importante en el caso de elementos estructurales utilizados en edificios y componentes de automóviles.
+ Estructura de grano mejorada: El proceso mejora la estructura del grano del material de tal manera que aumenta la tenacidad del material (que hay que recocer). Por lo tanto, hace que el material sea resistente a los impactos y a la abrasión.
+ Operaciones de fabricación facilitadas: Como resultado del recocido, los materiales se vuelven más fáciles de mecanizar, cortar o moldear. Además, aumenta la productividad y la calidad de los productos terminados.
+ Mayor durabilidad: El aumento de las propiedades observables del material, como la reducción de la fragilidad y el aumento de la resistencia, mejora la durabilidad y la vida útil del material. Garantiza un rendimiento duradero y una reducción de los reemplazos.
¿El recocido aumenta la maquinabilidad de los metales?
El tratamiento térmico de recocido mejora la ductilidad al refinar la estructura del grano, lo que facilita la eliminación de material en los procesos de mecanizado CNC. En consecuencia, el recocido no solo se utiliza para normalizar la dureza causada por el tratamiento térmico anterior, sino que también es beneficioso para hacer que los metales duros sean trabajables con herramientas de corte CNC, como las aleaciones de acero con alto contenido de carbono.
A continuación, veamos qué tiene que ver el recocido con la maquinabilidad;
- Densidad de dislocación: Las dislocaciones de átomos dentro de estructuras reticulares forman una vía para la deformación.
- Transformación de fase: Un material como el acero pasa por una transformación de fase durante un proceso de recocido, que forma una estructura austenítica homogénea dentro de la matriz de hierro.
- Conductividad térmica: El flujo de calor del recocido elimina defectos e impurezas, lo que mejora la conductividad térmica y ayuda a la disipación del calor durante el mecanizado.
¿Cuáles son las desventajas del recocido?
Sin duda, el recocido tiene una serie de ventajas, pero también tiene algunos inconvenientes:
– Trabajo intensivo: Calentar, mantener y enfriar materiales es un proceso que puede llevar varias horas, lo que lo convierte en una tarea laboriosa. Por lo tanto, se puede decir que esto es una desventaja para las industrias que dependen de plazos de entrega rápidos.
– Consumo de energía: Para completar un ciclo de recocido, los materiales deben calentarse a temperaturas extremadamente altas, una acción que consume mucha energía y que puede generar mayores costos operativos, especialmente para las empresas de gran escala.
– Costo: El requisito de aparatos de calor y refrigeración controlados, por ejemplo, hornos, aumenta aún más el coste del proceso. Además, el material que hay que recocer puede requerir una manipulación adicional que puede suponer un coste.
– Posibilidad de sobrecalentamiento: La desventaja de un calor excesivo sobre el material es que altera la forma prevista del mismo, ya que puede producirse un crecimiento del grano y una pérdida de dureza. Es obvio que esto daña aún más las funciones previstas del material.
– Efecto limitado en algunos materiales: En algunos materiales, como los metales altamente aleados, los cambios en las propiedades mecánicas y magnéticas después del recocido pueden disminuir la eficacia del proceso.
A pesar de estos pequeños inconvenientes, esta técnica de tratamiento térmico es un proceso importante. Sin embargo, debe gestionarse con un control estricto de estos problemas.
¿Cuáles son las aplicaciones del recocido?
El recocido se utiliza en una amplia variedad de industrias de ingeniería, ya que mejora las propiedades de los materiales como tales.
Fabricación de acero
En la producción de acero, el proceso de recocido de metales tiene como objetivo reducir la dureza del acero y facilitar la fabricación de piezas de acero. Mejora el acero para la construcción, las piezas de automóviles y la maquinaria.
Cobre y Aluminio
El recocido se emplea para mejorar la trabajabilidad de alambres, formas y piezas soldadas de aleaciones de cobre y aluminio. Por lo tanto, estos materiales son adecuados para cables eléctricos y otras piezas..
Industria del vidrio
El vidrio se trata térmicamente para reducir las posibilidades de rotura y para que tenga una mayor tolerancia a las variaciones de temperatura. Además, el método ayuda a eliminar las tensiones internas. Por una razón similar, es posible que haya notado que las ventanas y los contenedores de vidrio suelen ser resistentes.
Vitrinas y Dispositivos Electrónicos
Durante la fabricación de piezas de circuitos, el recocido aumenta las propiedades de las obleas de silicio, de modo que no tengan grandes tensiones, tengan buena conductividad y puedan utilizarse en circuitos.
Metalmecánica
El recocido es un proceso común en la metalurgia y se lleva a cabo para que los metales recocidos sean más fáciles de mecanizar, soldar o dar forma, ya que no se agrietan durante el proceso.
Fabricación de herramientas y matrices
El recocido ayuda a que las herramientas y matrices sean más duraderas. Es bueno saber que facilita el mecanizado de herramientas y matrices que son útiles para trabajos que requieren precisión en las industrias, como las industrias manufactureras y aeroespaciales.
¿Cuándo es necesario el recocido? El propósito
Su finalidad es bastante obvia: reducir las consecuencias del endurecimiento por deformación que se produce al doblar, conformar en frío o estirar. Cuando los materiales se endurecen demasiado, pueden agrietarse o volverse demasiado difíciles de trabajar. Para facilitar el doblado, se eleva la temperatura de recristalización de una sustancia, lo que produce una sustancia más maleable. Además, también mitiga las fuerzas que de otro modo podrían desarrollarse durante el proceso de soldadura, ¡eso es todo!
Para terminar
En resumen, el recocido es muy importante para definir las propiedades del material, incluidas la ductilidad y el alivio de tensiones, debido a la mejora de la resistencia que aporta. De alguna manera, el recocido consigue un mejor resultado, una mayor ductilidad y una mayor durabilidad de las piezas modificando la estructura interna del material.
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Preguntas Frecuentes
El objetivo principal del recocido es facilitar el trabajo de los materiales, aumentar su ductilidad, reducir las tensiones internas y modificar la estructura de los granos, lo que en última instancia disminuye la probabilidad de fracturas.
Consiste en calentar un material y mantenerlo a una temperatura específica para lograr la ductilidad deseada. Luego, el proceso enfría el material a una velocidad controlada. El endurecimiento consiste en calentar un material y enfriarlo rápidamente (este es el punto de diferencia) para aumentar su resistencia y dureza.
En el caso del recocido, el proceso produce un ablandamiento del material, en el que cambia la composición de los granos, mientras que la normalización mejora la composición del grano y lo hace más uniforme. La normalización requiere enfriamiento por aire, mientras que el recocido requiere enfriamiento en un horno de recocido, pero a velocidades más lentas.
¿Recocido o templado? Ambos tienen un punto final similar, en el que el material debe ablandarse, pero las técnicas son bastante diferentes, ya que el templado se realiza sobre acero ya endurecido.
