Primero se resumen algunas definiciones que son fundamentales para la comprensión de las definiciones de cada tratamiento térmico. Los textos que se hallan a continuación han sido tomados del libro Ciencia e Ingeniería de Materiales de Askeland, D., Fulay, P., y Wright, W. Sexta edicion en español. Cengage Learning, 2012.

Endurecimiento por dispersión

Tiene relación con la formación de dos fases sólidas. Los aceros pueden ser endurecidos por dispersión al controlar la finura de su perlita.

Ferrita \(\delta\) y ferrita \(\alpha\)

Soluciones sólidas de átomos intersticiales de carbono en hierro cuya estructura cristalina es cúbica centrada en el cuerpo (CCCu). Se presentan como dos regiones separadas en el diagrama de fases Fe-C. La ferrita \(\delta\) a temperaturas altas y la ferrita \(\alpha\) a temperaturas más bajas.

Austenita \(\gamma\)

Nombre dado a la estructura cristalina CCCa del hierro y aleaciones de hierro y carbono.

Cementita (\(Fe_3C\))

Compuesto estequiométrico de \(Fe_3C\) que se forma cuando se rebasa la solubilidad del carbono en hierro sólido. Extremadamente duro y quebradizo, semejante a la cerámica. Cuando se dispersa apropiadamente, proporciona un refuerzo en los aceros.

Perlita

Microconstituyente o estructura laminar de dos fases, ferrita \(\alpha\) y cementita (\(Fe_3C\)), que se desarrolla en el sistama hierro-carbono al enfriar los aceros de forma normal o transformados de manera isotérmica a temperaturas relativamente altas.

Bainita

Precipitado de cementita como partículas redondas y discretas en una matriz de ferrita. Es un microconstituyente, una distribución diferente de ferrita y cementita. La morfología de la bainita depende del tratamiento térmico que se utilice. Se forma en aceros que estén transformados de manera isotérmica a temperaturas relativamente bajas.

Martensita

No es una fase en equilibrio (observar que no aparece en el diagrama de fases Fe-C). Es una fase metaestable que se forma como resultado de una transformación de estado sólido sin difusión. Rapidez de crecimiento muy alta. A las transformaciones martensíticas se les conoce como transformaciones displasivas o atérmicas. En aceros con menos de alrededor de 0.2%C el templado produce que la austenita CCCa se transforme en martensita CCCu sobresaturada sin equilibrio. En aceros con contenido mayor a 0.2%C la austenita CCCa se transforma en martensita TCCu (tetragonal centrada en el cuerpo). La composición de la martensita es igual a la de la austenita de la cual se forma. No hay difusión de largo alcance durante la transformación que pueda cambiar la composición.

Temple o templado directo

Enfriamiento rápido en agua, aceite o salmuera. Produce 100% martensita.

Revenido posterior al templado

Tratamiento térmico que produce martensita revenida. Se realiza al calentar el acero templado a una temperatura entre 150 y 200°C por un tiempo determinado para aliviar tensiones, reducir dureza y aumentar la tenacidad de un acero templado.

Tratamientos térmicos simples

Austenitización

Calentar un acero para producir austenita homogénea.

Recocido de proceso

Es el tratamiento térmico de recristalización empleado para eliminar el efecto del trabajo en frío en aceros con menos de alrededor de 0.25%C. Se realiza a temperaturas entre 557 y 647°C. La idea principal es reducir de manera importante o eliminar los esfuerzos residuales. En resumen, el recocido de proceso recristaliza los aceros trabajados en frío.

Recocido o recocido completo

Enfriamiento lento de un acero en un horno después de la austenitización, produciendo perlita gruesa que contiene \(Fe_3C\) en laminillas. Mediante el recocido, el material obtiene una resistencia relativamente baja y buena ductilidad. El recocido se usa para controlar la finura de la perlita.

Normalización

Enfriamiento del acero con más rapidez que el recocido completo, al aire, produciendo perlita fina. Se realiza también con una austenitización previa. El enfriamiento más rápido produce perlita fina y una resistencia más alta en comparación con el recocido. Este tratamiento se usa para controlar la finura de la perlita.

Esferoidización

Tratamiento para transformar la morfología de la cementita \(Fe_3C\) a partículas esféricas grandes para reducir el área límite. Se realiza sosteniendo la temperatura del acero por varias horas a una temperatura aproximada de 740°C. La microestructura que se produce se conoce como esferoidita, la cual está constituída por una matriz de ferrita suave, que se puede maquinar. Es un tratamiento cuyo propósito es mejorar la maquinabilidad de los aceros que contienen altas concentraciones de cementita, los cuales tienen baja maquinabilidad.

Revenido

Se le llama a la precipitación de las fases termodinámicamente estables de ferrita \(\alpha\) y cementita \(Fe_3C\), la cual se presenta cuando la martensita en un acero se calienta debajo de la temperatura eutectoide (727°C). Su propósito es aumentar la tenacidad del material. Si un acero se reviene justo debajo de la temperatura eutectoide el carburo de hierro \(Fe_3C\) se hace muy grueso y el efecto del endurecimiento por dispersión se reduce en gran medida. El producto del proceso de revenido es un microconstituyente denominado martensita revenida.

Dicho de otra forma, el revenido es un tratamiento térmico empleado para reducir la dureza de la martensita al permitir que ésta se descomponga en las fases de equilibrio, lo cual conduce a obtener mayor tenacidad.

Tratamientos térmicos isotérmicos

Recocido isotérmico (forma 100% perlita)

Forma perlita con una separación interlaminar uniforme al transformar la austenita a una temperatura constante. Este tratamiento puede dar propiedades más uniformes, dado que toda la sección transversal del material se encuentra a la misma temperatura, por realizarse en un horno.

Austemplado o Revenido en la fase austenítica (forma 100% bainita)

En inglés Austempering. Tratamiento térmico isotérmico empleado para producir bainita. Consiste de un austenitizado, un templado a alguna temperatura por debajo de la nariz de la curva de transformación, temperatura, tiempo (TTT), y mantener dicha temperatura hasta que toda la austenita se transforme en bainita.

También se podría mencionar como un tratamiento térmico isotérmico que consiste en templar a una temperatura sobre Ms, luego sostener hasta transformar 100% a la microestructura de la bainita.

Martemplado, templado arriba de Ms o temple martensítico ininterrumpido (forma 100% martensita)

Tratamiento témico isotérmico que se emplea para reducir las grietas por templado en la superficie, el cual consiste en enfriar justo por encima de la temperatura de inicio de la martensita (Ms) y mantener así hasta que la temperatura sea igual en todo el volumen del acero. Un templado subsiguiente permite que todo el acero se transforme en martensita más o menos al mismo tiempo.