09-Tratamientos superficiales

Cuando se trabaja con un material, es deseable que sea muy tenaz para aguantar impactos, pero que su superficie sea muy dura para evitar el desgaste. Ésto se consigue obteniendo las propiedades deseadas para toda la pieza mediante tratamientos térmicos adecuados y después variar las propiedades de la superficie sometiéndola a otro tratamiento diferente, que puede ser térmico, termoquímico o mecánico.

El tratamiento térmico superficial consiste en calentar únicamente la superficie de una pieza de acero mediante inducción o con soplete, para después enfriar rápidamente y así producir un temple únicamente en la superficie.

En el caso de tratamientos termoquímicos se añaden diferentes productos químicos a aceros de bajo contenido en carbono mediante el calentamiento y enfriamiento de las piezas a tratar en atmósferas especiales. Los dos casos más corrientes son:

• Cementación: Aumenta la dureza superficial aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue cubriendo el metal con carbón vegetal o en atmósfera de metano durante y manteniéndolo por encima de la temperatura A₃, con lo que se logra que se difunda carbono únicamente en la zona exterior. Posteriormente se obtiene, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial y resistencia al desgaste, manteniendo una buena tenacidad en el núcleo.

• Nitruración: Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial por aparición de un compuesto de mayor dureza que la cementita (Fe₄N), al incorporar nitrógeno en la composición de la superficie. Se logra calentando el acero dentro de una corriente de gas amoniaco con nitrógeno y manteniendo una temperatura de unos 500º C.

Merecen especial atención los tratamientos anticorrosión. El proceso de la corrosión consiste en la reacción del metal con el oxígeno o con otros elementos del entorno. Aunque comunmente a ésto se le llama oxidación, se reserva este término para la reacción del acero con el oxígeno a elevadas temperaturas. La corrosión se produce por alguno de los siguientes efectos:

• por erosión con materiales abrasivos

• por ataque químico de sustancias corrosivas

• por reacciones galvánicas entre metales de distinta electronegatividad en contacto con un electrolito conductor

• por reacción con el oxígeno del aire en presencia de humedad

• corrosión intergranular de eutécticas

Para evitar la corrosión se utilizan varios métodos, los más importantes son:

• diseño adecuado, evitando lugares propicios a acumulaciones

• selección adecuada del material, procurando usar aceros pasivados, es decir aleados con materiales protectores

• recubrimiento superficial, que puede ser fundido (recubrimiento de estaño para formar hojalata o galvanizado con cinc), plaqueado (con láminas de aluminio por ejemplo) o pintado

• protección catódica, mediante baterías que anulan la diferencia de potencial y evitan las reacciones galvánicas entre metales de distinta electronegatividad o, más frecuentemente, con ánodos de sacrificio. En la imagen inferior se puede ver el típico ánodo de cinc para proteger el casco de la embarcación, que es de acero y se corroe ante el bronce de la hélice (a veces se dice que el hierro es menos noble).

En el gráfico de la corrosión electrolítica, la zona anódica es el metal menos electronegativo, actúa como polo positivo (cede electrones) y se corroe. La zona catódica o polo negativo es el metal más electronegativo (más ávido de electrones). Por su parte, el electrolito es un líquido con iones de hidrógeno, y normalmente es una sustancia ácida o salada. Los ánodos de sacrificio son piezas de material menos noble aún que el material a proteger, con lo cual serán los que se consuman.

Para saber más:

Más allá de la corrosión