El tratamiento criogénico mejora las prestaciones y reduce los costos en la producción de materiales

El tratamiento criogénico es un proceso térmico en el que el material es sometido a temperaturas criogénicas, inferiores a -153 ºC.

Mediante ésta técnica CIC marGUNE, Centro de Investigación Cooperativa de Fabricación de Alto Rendimiento, coordina la línea de investigación DURASTEEL que trata de obtener aceros más eficientes mediante la aplicación de las rutas de tratamiento térmico adecuadas para maximizar su rendimiento.

La automoción, la industria aeroespacial, la metalmecánica, la minería y la industria en general, buscan permanentemente herramientas y utillajes más fiables y duraderos. Pero para sacar el máximo partido de los aceros de herramientas es preciso aplicar los tratamientos térmicos adecuados. No obstante, la escasa evolución en este campo contrasta con los avances producidos en el de los aceros durante los últimos años. Es decir, a pesar de que el tratamiento criogénico ha mostrado un incuestionable potencial para mejorar el rendimiento de una amplia variedad de materiales y aplicaciones, su aplicación en la industria es aún anecdótica. “Hay un cierto desfase entre la experiencia y la teoría” señala Luis Ángel Álava, coordinador de la línea de investigación de CIC marGUNE y del área de Tratamientos Criogénicos de IK4-Azterlan. “Una de las causas es la deficiente comprensión de los cambios microestructurales producidos en los aceros por las bajas temperaturas, así como de los mecanismos que los promueven” explica. No obstante, la actividad investigadora en este campo ha aumentado notablemente estos últimos años.

El tratamiento criogénico convencional consiste en enfriar lentamente el material hasta llegar a unos -180 ºC, mantenerlo a esa temperatura durante un periodo prolongado de tiempo y volver a calentarlo hasta la temperatura ambiente. Tiene en su larga duración un inconveniente claro.

Para solventar dicho inconveniente, una de las alternativas que se está investigando actualmente es el tratamiento criogénico multietapa. Se basa en la repetición de ciclos criogénicos cortos y rápidos. Permite reducir notablemente el tiempo de proceso, lo cual permite reducir consumos y costes. Además, “los resultados que se obtienen con este tipo de proceso son, en general, superiores a los que se obtienen con los tratamientos criogénicos convencionales” subraya Álava.

Generalmente, los tratamientos criogénicos se aplican al final del proceso de producción de una herramienta. No obstante, en IK4-Azterlan estudian también la aplicación del tratamiento criogénico entre el temple y los revenidos. De momento, “estamos recopilando datos para ver el alcance que puede tener” añade Álava.

Mayor durabilidad y menor coste

El tratamiento criogénico afecta a todo el material, no es superficial. En general, “produce cambios de mejora en parámetros como la resistencia al desgaste, la vida a fatiga, la tenacidad, la conductividad…” añade. Por otra parte, son perfectamente compatibles con la mayor parte de los recubrimientos de la industria. En esencia, “es una manera sencilla y fácil de mejorar las prestaciones de los materiales, y además, económica” señala Álava.

El tratamiento criogénico de materiales ha demostrado su notable potencial para alterar las características de una gran variedad de materiales. “Las aplicaciones son innumerables y pueden encontrarse en prácticamente cualquier ámbito industrial. Donde exista un problema de desgaste o fatiga habrá una posibilidad de utilizar con éxito este tipo de procesos” explica Álava. En el caso de los aceros, “buscamos nuevos enfoques para la aplicación de este tipo de procesos de manera que, aparte de mejorar las prestaciones de los productos, se pueda dar lugar al desarrollo de procesos de tratamiento térmico más eficientes”.

Álava destaca que “es un proceso totalmente respetuoso con el medio ambiente, ya que durante su realización no se genera ningún tipo de residuo”. “Al aumentar la resistencia al desgaste y a la fatiga, se reduce el consumo de materiales y, con ello, el gasto energético y los costes medioambientales asociados a su producción y transformación”, señala. Aparte de la evidente reducción de consumo de materiales que se puede conseguir usando esta tecnología, “el nitrógeno es un gas inerte no tóxico que se extrae del aire y que se licua para su almacenamiento. Durante el tratamiento criogénico el nitrógeno líquido se evapora y vuelve a la atmósfera, cerrándose así el ciclo” explica Álava.

Esta línea de investigación pretende promover un salto cualitativo en la tecnología de los tratamientos térmicos de los aceros.