Temple del Acero
1. Factores que modifican el temple
Diversos factores influyen en el logro de un buen temple, como por ejemplo:
- Tipo de acero
- Estado de su estructura (a la temperatura de temple)
- Conductibilidad térmica
- Tamaño de las piezas
- Medio de enfriamiento
El estado de la estructura a la temperatura de temple incide sobre la velocidad crítica. A mayor tamaño del grano, se retarda la transformación de la austenita y disminuye la velocidad crítica. Por ello, es importante considerar estos factores para obtener la estructura de temple deseada en el acero.
2. Templabilidad
En metalurgia, los aceros se diferencian por su templabilidad, que es la facilidad con la que permiten la penetración del tratamiento térmico. La templabilidad no está directamente relacionada con la dureza.
Existen varios métodos para medir la templabilidad de un acero, como:
- Observación de las fracturas por impacto, que evidencia la profundidad del temple.
- Análisis de la coloración que adquieren las estructuras antes del ataque con ácido.
- Estudio de la variación de dureza, que es el método más preciso.
3. Ensayo Jominy
Este ensayo, adoptado por la SAE y la AISL, permite determinar características importantes de los aceros, especialmente en la actualidad, donde se exige mayor precisión en la fijación de los límites de sus propiedades.
El ensayo Jominy proporciona información sobre:
- La dureza mínima y máxima que alcanza un acero con los tratamientos adecuados.
- La templabilidad.
- Los posibles resultados con distintos medios refrigerantes.
Jominy descubrió la dependencia casi directa entre las características mecánicas a la tracción y la dureza del acero.
4. Medios de enfriamiento para el temple
Los medios refrigerantes más utilizados en el temple son el agua y el aceite.
- Agua: Por su bajo punto de ebullición, alarga los efectos de la primera etapa del enfriamiento, disminuyendo la velocidad del proceso.
- Aceite: Se usan aceites de origen mineral con una viscosidad de entre 5 y 9 grados.
- Mercurio: Su uso es limitado por su elevado costo, aunque se justifica para el temple de piezas especiales que requieren gran dureza.
Los tres pasos del proceso de enfriamiento son:
- Periodo de pérdida de calor por conducción y radiación de la masa gaseosa, que depende de la conductibilidad térmica del vapor.
- Enfriamiento por transporte de vapor, que varía según la viscosidad del baño y el estado de agrietamiento que se produzca.
- Enfriamiento por conducción y convección en el líquido, donde la conductibilidad térmica y la agrietación son los factores preponderantes.
5. Patenting
Este tratamiento se emplea antes o durante el trefilado de alambres de alta resistencia.
Consiste en calentar el alambre hasta la austenización completa y luego enfriarlo en un baño de plomo fundido a una temperatura entre 350 y 600 °C. La temperatura del baño debe controlarse minuciosamente durante el enfriamiento desde la temperatura de austenización.
En esencia, el patenting es un recocido con transformación isotérmica.
6. Austempering
Este tratamiento se aplica con óptimos resultados en herramientas y piezas pequeñas de acero. Sin embargo, no es tan eficiente en términos económicos y de rapidez para otros tipos de acero y piezas grandes.
El austempering busca evitar las fisuras y tensiones internas propias del temple al obtener la estructura martensítica.
7. Martempering
El martempering no busca modificar la constitución martensítica del temple, sino eliminar las grietas y tensiones internas que pueden surgir durante su transformación. Esto se logra enfriando el metal austenizado en baños de sales fundidas entre 200 y 300 °C.
Se aplica en la fabricación de cojinetes de bolas, engranajes, etc.
8. Revenido
El revenido es un recocido subcrítico que se realiza como complemento al temple.
El enfriamiento brusco necesario para obtener la martensita en el acero genera tensiones internas que dificultan su uso, a pesar de la alta dureza y resistencia alcanzadas.
El revenido mejora las propiedades mecánicas del acero. Su efectividad depende de la temperatura del recocido y la duración del tratamiento.
9. Tratamiento con variación de composición
Los tratamientos térmicos con variación de composición son una solución para la fabricación de piezas de máquinas que, por las tensiones a las que están sometidas, requieren tenacidad, dureza y resistencia al desgaste elevadas, características que no suelen ser compatibles en un mismo material.
Los aceros con bajo contenido de carbono poseen buena tenacidad, mientras que los aceros con alto contenido de carbono o aleados presentan alta dureza y resistencia al desgaste.
La coexistencia de estos dos tipos de acero en una misma pieza es posible mediante tratamientos como:
- Cementación
- Carbonitruración
- Sulfinización