El templado es uno de los procesos de tratamiento térmico más fundamentales, aunque ampliamente incomprendido, en la fabricación de metales..
Casi todos los componentes de acero templado se someten a un revenido como operación secundaria obligatoria posterior al templado., sin embargo, muchos ingenieros y equipos de producción lo tratan como algo trivial., paso estandarizado en lugar de un proceso controlado con precisión que define la resistencia final, tenacidad, estado de tensión interna, y vida útil.
En la práctica, apagar las cerraduras en un duro, frágil, Estructura martensítica cargada de tensiones que es funcionalmente inutilizable para la mayoría de las aplicaciones de ingeniería..
El templado (calentamiento cuidadosamente controlado por debajo de la temperatura de transformación crítica) adapta esa microestructura enfriada para ofrecer el equilibrio exacto de dureza., tenacidad, estabilidad dimensional, y resistencia a la fatiga requerida para el servicio..
Por lo tanto, el templado se utiliza comúnmente en la fabricación de aceros para herramientas., morir aceros, aceros de primavera, componentes de rodamiento, engranajes, ejes, piezas automotrices, moldes, y componentes estructurales de máquinas.
1. ¿Qué es el templado??
en metalurgia, templado Es un proceso de tratamiento térmico en el que una aleación ferrosa previamente endurecida se recalienta a una temperatura debajo de la temperatura crítica más baja (A₁), mantenido por un período específico, y luego enfriado bajo condiciones controladas.
Para simple-aceros al carbono, la temperatura eutectoide asociada con la línea A₁ es aproximadamente 727°C (1341°F), aunque las temperaturas críticas reales varían con la composición química.
El templado se aplica principalmente después del enfriamiento para modificar la estructura martensítica apagada..
Los principales objetivos son reducir la fragilidad y la tensión residual manteniendo al mismo tiempo un nivel adecuado de dureza y resistencia..
Seleccionando la temperatura de templado y el tiempo de mantenimiento., Los fabricantes pueden ajustar el equilibrio entre dureza., tenacidad, ductilidad, resistencia al desgaste, y estabilidad dimensional.
Los principales efectos del templado incluyen:
| Objetivo | Efecto del templado |
| Reducir la fragilidad | Mejora la tenacidad y la resistencia a la fractura. |
| Aliviar las tensiones de enfriamiento | Reduce la tensión residual y el riesgo de agrietamiento retardado. |
| Ajustar la dureza | Reduce la dureza excesiva al enfriarse al nivel requerido |
| Mejorar la ductilidad | Permite una mayor deformación plástica antes de fallar. |
| Estabilizar la microestructura. | Reduce los cambios dimensionales durante el servicio posterior. |
| Controlar el desempeño del servicio | Establece la combinación requerida de fuerza., tenacidad, y resistencia al desgaste |
La temperatura de revenido se selecciona según el grado del acero y las propiedades finales deseadas..
A temperamento a baja temperatura Se puede utilizar cuando se debe conservar una alta dureza., Mientras que una temperatura de revenido más alta generalmente produce mayor tenacidad y ductilidad con la correspondiente reducción de la dureza..
No se debe confundir el templado con el recocido.. El recocido normalmente tiene como objetivo ablandar el acero y promover una estabilidad relativamente estable., microestructura dúctil, a menudo implica un calentamiento por encima de una temperatura de transformación crítica seguido de un enfriamiento lento.
Templado, en contraste, Se aplica al acero endurecido y se realiza por debajo del rango de transformación crítico para modificar, en lugar de eliminar por completo, la condición endurecida..
En la fabricación práctica de acero, Por lo tanto, el templado se entiende mejor como un ajuste controlado de la microestructura creada mediante el enfriamiento..
El objetivo no es simplemente ablandar el acero endurecido, sino convertir una estructura excesivamente frágil recién apagada en una que proporcione una combinación de propiedades de ingeniería más útil..
2. Por qué es necesario templar: La ciencia detrás del acero templado
Para entender el temple, Primero hay que entender qué hace el enfriamiento..
Cuando el acero se calienta en el campo de fase austenita (normalmente por encima de 800 a 900 °C, dependiendo de la composición), su estructura cristalina se vuelve cúbica centrada en las caras. (FCC).
La austenita puede disolver cantidades significativas de carbono.. Si luego el acero se enfría rápidamente, generalmente en agua, aceite, o polímero, Los átomos de carbono no tienen tiempo de difundirse..
La estructura cristalina intenta transformarse en cúbica centrada en el cuerpo. (BCC) ferrito, pero el carbono atrapado distorsiona la red en una tetragonal centrada en el cuerpo. (BCT) estructura conocida como martensita.
La martensita se caracteriza por:
- Dureza muy alta.
- Alto límite elástico.
- Baja ductilidad y tenacidad..
- Altas tensiones residuales.
- Una tendencia al agrietamiento retardado..
- La presencia de austenita retenida en muchas aleaciones..
En esta condición apagada, El acero suele ser demasiado frágil para un uso práctico.. Una herramienta de corte podría astillarse. Un eje podría romperse durante el montaje.. El diente del engranaje podría fracturarse bajo una carga de impacto..
El templado reduce estos riesgos al permitir una difusión controlada y una reorganización microestructural..
Por lo tanto, la necesidad de templar es tanto científica como práctica..
Científicamente, Permite que el acero se acerque al equilibrio aliviando la tensión de la red y precipitando los carburos.. Prácticamente, Permite que el acero sobreviva las condiciones de servicio del mundo real..
3. ¿Cuáles son los principales rangos de temperatura de templado??
La temperatura de templado es una de las variables más importantes en el tratamiento térmico del acero porque controla directamente el grado de cambio microestructural después del templado..
A medida que aumenta la temperatura de templado, difusión de carbono, precipitación de carburo, recuperación, y la transformación de la austenita retenida generalmente se vuelve más pronunciada.
No existe un rango de temperatura único que se aplique a todos los aceros..
Templado de baja temperatura
El templado a baja temperatura se utiliza comúnmente cuando el componente debe conservar un alto nivel de dureza y resistencia al desgaste al mismo tiempo que se reduce la fragilidad asociada con la martensita fresca..
Las temperaturas típicas son aproximadamente 150–250 ° C (300–480°F), aunque el rango adecuado depende del acero.
En esta etapa, El carbono comienza a redistribuirse a partir de la martensita sobresaturada., Pueden desarrollarse fases finas de carburo., y se reducen las tensiones residuales del enfriamiento.
La reducción de la dureza suele ser limitada en comparación con el templado a mayor temperatura..
Este tratamiento es común para aplicaciones como:
- herramientas de corte
- Matrices
- Componentes resistentes al desgaste
- Ciertos componentes del rodamiento
- Piezas de acero para herramientas de alta dureza
La desventaja es que la dureza sigue siendo relativamente limitada en comparación con la dureza media.- o condiciones templadas de alta temperatura.
Templado de temperatura media
Templado a media temperatura, aproximadamente 250–450 ° C (480–840°F), produce una mayor modificación de la microestructura apagada.
La precipitación de carburos se vuelve más desarrollada., la martensita se vuelve menos sobresaturada, y las tensiones internas continúan disminuyendo.
Esta región puede resultar útil cuando un componente requiere una combinación más equilibrada de fortaleza, dureza, tenacidad, y resistencia al desgaste.
La respuesta exacta varía considerablemente según el acero.. Algunos aceros también presentan fenómenos de fragilización por temple en determinados rangos de temperatura., lo que significa que tanto la temperatura de templado como la práctica de enfriamiento posterior pueden requerir atención.
Templado de alta temperatura
El templado a alta temperatura generalmente se realiza a aproximadamente 450–700 ° C (840–1290°F), siempre que la temperatura siga siendo apropiada para el acero específico y por debajo del rango de transformación crítico relevante.
A estas temperaturas, la microestructura sufre una recuperación y evolución de carburo mucho más extensas.
Las tensiones residuales se reducen sustancialmente, y el material generalmente desarrolla una tenacidad y ductilidad significativamente mayores que en la condición templada o de bajo revenido..
El templado a alta temperatura está ampliamente asociado con los aceros estructurales templados y revenidos., aceros de aleación, ejes, engranajes, componentes que contienen presión, y piezas de máquinas muy cargadas.
Una distinción particularmente importante es que el templado a alta temperatura no significa necesariamente una resistencia deficiente..
Los aceros adecuadamente aleados y tratados térmicamente pueden conservar un rendimiento y una resistencia a la tracción sustanciales, al tiempo que obtienen una resistencia a la fractura mucho mejor..
Endurecimiento secundario durante el templado
Ciertos aceros para herramientas altamente aleados se comportan de manera diferente. En lugar de disminuir continuamente la dureza a medida que aumenta la temperatura de templado, pueden mostrar un pico de endurecimiento secundario, a menudo dentro de un rango de templado más alto.
Esto ocurre cuando elementos de aleación como el cromo., molibdeno, tungsteno, o precipitado de vanadio tan fino, carburos de aleación estable.
Estas partículas impiden el movimiento de dislocación y pueden aumentar o preservar la dureza..
El endurecimiento secundario es especialmente importante para aceros de alta velocidad y aceros para herramientas seleccionados destinados a servicios a temperaturas elevadas..
4. ¿Qué es el proceso de templado??
El proceso de templado es un ciclo térmico controlado que se realiza después del endurecimiento u otro tratamiento que haya producido una microestructura suficientemente endurecida..
Aunque el procedimiento parece sencillo, Lograr resultados consistentes requiere control sobre la temperatura., tiempo, uniformidad del horno, cargando, enfriamiento, y el estado del acero templado.
Una secuencia típica de templado industrial se puede representar como:
Enfriamiento → Transferencia a templado → Calentamiento → Remojo → Enfriamiento controlado → Inspección
Paso 1: Apagar el acero
El templado normalmente comienza con un componente adecuadamente templado..
El acero primero se austeniza y luego se enfría rápidamente a un ritmo suficiente para producir la estructura endurecida deseada..
El medio de enfriamiento puede incluir:
- Aceite
- Agua
- Solución polimérica
- Gas presurizado
- sal fundida
El medio correcto depende de la aleación y la geometría del componente..
El objetivo es lograr la templabilidad y microestructura requeridas minimizando al mismo tiempo el agrietamiento y la distorsión..
Paso 2: Transfiera el componente al horno de templado
Después del enfriamiento, El componente debe templarse de acuerdo con el procedimiento de producción especificado..
Para muchos grados, Es deseable un templado rápido porque la condición recién apagada contiene altas tensiones residuales..
El procedimiento de transferencia también debe evitar choques térmicos innecesarios o enfriamientos incontrolados que podrían afectar la condición final del tratamiento térmico..
Para componentes críticos, Los registros del horno deben documentar el ciclo de temperatura real en lugar de depender únicamente del punto de ajuste del horno..
Paso 3: Calentar a la temperatura de templado especificada
El componente se calienta a la temperatura de templado seleccionada., que puede variar desde aproximadamente 150°C a 700°C dependiendo del acero.
La calefacción debe estar suficientemente controlada para evitar gradientes excesivos de temperatura., especialmente en componentes grandes o complejos.
El horno debe proporcionar una adecuada:
- Uniformidad de temperatura
- Control de la atmósfera cuando sea necesario
- Circulación de carga
- Calibración de instrumentos
- Registro de temperatura
Para tratamiento térmico de precisión, el temperatura real de la pieza de trabajo es más importante que la temperatura programada del horno.
Paso 4: Remojar a temperatura
Una vez que el componente haya alcanzado la temperatura requerida, se mantiene por un período específico.
Durante esta etapa de remojo, La microestructura sufre las reacciones de templado apropiadas para el acero.:
- Redistribución del carbono
- Precipitación de carburo
- Descomposición de martensita
- Relajación del estrés
- Recuperación de matriz
- Transformación de austenita retenida
- Precipitación de carburos de aleación en aceros de endurecimiento secundario.
El tiempo de remojo requerido depende del tamaño del componente., geometría, aleación, tipo de horno, y especificaciones aplicables.
Paso 5: Enfriamiento controlado
Después del tiempo de espera requerido, el componente se enfría según las especificaciones del proceso.
Muchos aceros se pueden enfriar al aire después del templado., mientras que ciertos sistemas de aleación o componentes críticos pueden requerir una práctica de enfriamiento específica.
Las condiciones de enfriamiento pueden influir en la estabilidad dimensional y, en algunos aceros, susceptibilidad a fragilidad del temperamento. Por lo tanto, El “enfriamiento” no debe tratarse como un paso final insignificante..
Paso 6: Repita el templado cuando sea necesario
Algunos aceros requieren templado doble o triple en lugar de un solo ciclo.
Se puede utilizar un templado repetido para:
- Estabilizar aún más la austenita retenida
- Templar la martensita recién formada después de la transformación de austenita retenida
- Mejorar la estabilidad dimensional
- Desarrollar una estructura de carburo más estable.
- Lograr propiedades consistentes en todo el componente.
Esta práctica es especialmente común para aceros para herramientas de alta aleación..
5. ¿Por qué algunos aceros requieren doble o triple templado??
Un solo ciclo de templado es suficiente para muchos aceros templados., pero de alta aleación aceros para herramientas y ciertos aceros con alto contenido de carbono a menudo requieren dos o incluso tres ciclos de templado.
La razón principal es que el primer tratamiento de revenido puede cambiar la estabilidad de la austenita retenida y producir martensita nueva durante el enfriamiento posterior..
Luego, un segundo o tercer templado templa esta martensita recién formada y mejora la estabilidad de la microestructura final..
La austenita retenida es la razón principal
Después del enfriamiento, Algunos aceros retienen una porción de la austenita original porque la transformación martensítica no se completa..
Esto es particularmente relevante en aceros que contienen niveles relativamente altos de carbono y elementos de aleación..
Durante el primer ciclo de templado, La estabilidad de la austenita retenida puede cambiar.. Al enfriar después del templado, parte de esta austenita retenida puede transformarse en fresco, martensita sin templar.
Esto crea un nuevo problema.: aunque la martensita original ha sido templada, la martensita recién formada no ha.
Por lo tanto, se utiliza un segundo ciclo de templado para templar esta martensita fresca..
¿Por qué es preocupante la martensita fresca??
La martensita fresca tiene las mismas desventajas básicas que la estructura original apagada.:
- Alta dureza
- Alto estrés residual
- Baja ductilidad
- Dureza relativamente pobre
- Mayor susceptibilidad al agrietamiento.
Dejar esta estructura sin tratar puede producir variaciones locales en dureza y tenacidad.. En aceros para herramientas de precisión, También puede contribuir a la inestabilidad dimensional..
Por lo tanto, el doble revenido ayuda a garantizar que tanto la martensita original como la martensita formada después del primer ciclo de revenido se revengan adecuadamente..
¿Cuándo se utiliza el triple templado??
El triple templado se utiliza cuando se requiere un grado aún mayor de estabilización microestructural..
Es particularmente común en algunos aceros rápidos., aceros para herramientas para trabajo en caliente, y aceros para matrices altamente aleados, dependiendo de las especificaciones de tratamiento térmico del fabricante.
Se puede seleccionar un tercer ciclo para:
- Estabilizar aún más la austenita retenida
- Templar cualquier martensita recién formada
- Refinar el equilibrio entre dureza y tenacidad
- Mejorar la estabilidad dimensional
- Establecer la condición de endurecimiento secundario requerida
El triple templado no debe aplicarse automáticamente. Sólo se justifica cuando el grado del acero y las propiedades requeridas lo requieren..
Aceros típicos que requieren templado repetido
El templado repetido es particularmente relevante para aceros como:
- Acero para herramientas de trabajo en caliente H13
- Aceros rápidos
- Aceros para herramientas de alta aleación para trabajo en frío
- Aceros seleccionados para trabajo en caliente y troqueles
- Ciertos aceros para herramientas por precipitación o endurecimiento secundario
El número real de ciclos de templado siempre debe seguir el grado de acero específico y el procedimiento de tratamiento térmico calificado.. Más ciclos no significan automáticamente un mejor rendimiento.
6. ¿Qué es el endurecimiento secundario durante el templado??
Endurecimiento secundario Es un fenómeno en el que ciertos aceros altamente aleados desarrollan una mayor dureza durante el templado a temperaturas relativamente altas., aunque el templado ordinario de los aceros al carbono generalmente hace que la dureza disminuya.
Este comportamiento es característico de aceros que contienen cantidades significativas de elementos de aleación formadores de carburos., particularmente molibdeno, tungsteno, vanadio, y cromo.
¿Por qué ocurre el endurecimiento secundario??
Durante el templado convencional, La dureza de la martensita templada normalmente disminuye a medida que el carbono abandona la matriz sobresaturada y los carburos se vuelven más estables..
En aceros para herramientas altamente aleados, sin embargo, puede ocurrir un proceso diferente a temperaturas de templado más altas. Los elementos de aleación se difunden y se forman muy finos. carburos de aleación.
Estos precipitados pueden ser extremadamente eficaces para resistir el movimiento de dislocación..
El fortalecimiento resultante puede compensar, y a veces exceder, La dureza perdida durante las primeras etapas del templado..
La secuencia general es:
Enfriamiento → Revenido/ablandamiento inicial → Precipitación de aleación-carburo → Endurecimiento secundario
Elementos de aleación involucrados
Los elementos más importantes incluyen:
| Elemento de aleación | Papel en el endurecimiento secundario |
| Mes | Promueve la precipitación de carburos de aleación fina y mejora la resistencia al temple. |
| W. | Forma carburos estables ricos en tungsteno en aceros para herramientas adecuados. |
| V | Produce carburos de vanadio muy duros con fuertes efectos fortalecedores. |
| cr | Contribuye a la formación de aleación de carburo y mejora la templabilidad y la resistencia al temple. |
| Co | Puede mejorar el endurecimiento secundario indirectamente al influir en el comportamiento de precipitación de la matriz y el carburo. |
El tipo exacto de carburo depende de la composición del acero y del historial de tratamiento térmico..
¿Por qué es importante el endurecimiento secundario??
El endurecimiento secundario permite que ciertos aceros para herramientas alcancen una alta dureza después del templado a temperaturas sustancialmente más altas que las utilizadas para el templado convencional a baja temperatura..
Esto es valioso porque el templado a alta temperatura también puede mejorar:
- Resistencia al temperamento
- Estabilidad dimensional
- Estabilidad estructural
- Dureza caliente
- Resistencia al ablandamiento durante el servicio.
Para herramientas que funcionan a temperatura elevada., Retener la dureza durante el servicio puede ser más importante que lograr la máxima dureza posible a temperatura ambiente..
Endurecimiento secundario y acero para herramientas H13
H13 es un acero para herramientas representativo para trabajos en caliente en el que la precipitación de carburo de aleación contribuye a su respuesta durante el templado a alta temperatura..
Su tratamiento térmico está diseñado para establecer un equilibrio adecuado de dureza., tenacidad, resistencia a la fatiga térmica, y resistencia al ablandamiento.
La respuesta exacta del endurecimiento secundario depende de la química del acero., temperatura de austenitización, método de enfriamiento, temperatura de templado, y tiempo de espera.
Por lo tanto, es incorrecto tratar el endurecimiento secundario como simplemente "endurecimiento por recalentamiento".
El fenómeno es el resultado de la precipitación controlada de carburos ricos en aleaciones dentro de una microestructura previamente endurecida..
7. ¿Cómo afecta el templado a las propiedades mecánicas??
El templado cambia las propiedades mecánicas del acero modificando la estructura martensítica altamente sobresaturada y estresada producida por el enfriamiento..
La magnitud y dirección de estos cambios dependen del grado del acero y de la condición de templado., por lo que la relación debe entenderse como una tendencia general y no como una regla fija..
Efecto general del templado
| Propiedad | Efecto general del aumento de la severidad del templado* |
| Dureza | ↓ Generalmente disminuye |
| Fuerza de producción | ↓ Generalmente disminuye |
| Resistencia a la tracción | ↓ Generalmente disminuye |
| Ductilidad | ↑ Generalmente aumenta |
| Tenacidad | ↑ Generalmente aumenta |
| Estrés residual | ↓ Disminuciones |
| Estabilidad dimensional | ↑ Generalmente mejora |
| Resistencia al desgaste | Calificación- y dependiente de la condición |
| Resistencia a la fatiga | A menudo mejora a través de una mayor dureza y alivio del estrés. |
| Resistencia al ablandamiento a altas temperaturas | Puede mejorar significativamente en aceros para herramientas de aleación adecuados |
*Tendencias generales para los aceros templados convencionales.; Los aceros altamente aleados pueden mostrar un comportamiento diferente., particularmente donde ocurre el endurecimiento secundario.
Por lo tanto, el objetivo práctico del templado es seleccionar el equilibrio de propiedades adecuado en lugar de maximizar una sola propiedad mecánica..
Una herramienta de corte puede requerir máxima dureza práctica y resistencia al desgaste., mientras que un engranaje o eje puede requerir una tenacidad y resistencia a la fatiga considerablemente mayores.
Controlando la temperatura y el tiempo de templado para el acero específico., Los fabricantes pueden adaptar la microestructura final a los requisitos de servicio reales..
8. ¿Qué es el templado, el recocido, la normalización y el alivio del estrés??
Templado, recocido, normalización, y el alivio del estrés son todos procesos de tratamiento térmico., pero lo son no intercambiables.
Sus rangos de temperatura, microestructuras iniciales, métodos de enfriamiento, mecanismos metalúrgicos, y los resultados esperados son diferentes.
| Comparación | Templado | Recocido | Normalizando | Alivio del estrés |
| Propósito principal | Reduce la fragilidad y la tensión residual después del endurecimiento manteniendo al mismo tiempo la dureza útil. | ablandar el acero, mejorar la ductilidad, aliviar el estrés, y modificar la microestructura | Refinar la estructura del grano y producir una microestructura relativamente uniforme. | Reducir la tensión residual con cambios mínimos en la microestructura existente. |
| Condición inicial típica | Acero templado o templado | As-cast, trabajó, trabajado en frio, o acero previamente tratado térmicamente | As-cast, falsificado, arrollado, o acero trabajado | Soldado, elenco, mecanizado, formado, o componente tratado térmicamente |
| Rango de temperatura | Por debajo de A₁; comúnmente ~150–700°C dependiendo del grado | Comúnmente a temperaturas críticas de transformación o por encima de ellas, dependiendo del tipo de recocido | Generalmente por encima del rango de transformación crítico | Generalmente por debajo del rango de transformación crítico |
| Método de enfriamiento | Generalmente refrigeración por aire o refrigeración controlada especificada | Enfriamiento del horno típicamente lento | Generalmente refrigeración por aire | Enfriamiento controlado, a menudo horno o refrigeración por aire |
Efecto microestructural principal |
Descompone o modifica la martensita apagada.; Promueve la precipitación y recuperación de carburo. | Produce un más suave, microestructura más estable | Promueve la recristalización/refinamiento y una estructura de ferrita-perlita relativamente uniforme en los aceros aplicables. | Alivia el estrés interno con transformación de fase limitada. |
| Dureza | Generalmente disminuye desde la condición apagada. | Generalmente disminuye significativamente | Generalmente más bajo que el acero templado y revenido. | Generalmente cambia sólo ligeramente |
| Tenacidad & Ductilidad | Generalmente aumenta | Aumenta sustancialmente | Generalmente mejora en comparación con condiciones iniciales difíciles o muy estresadas. | Generalmente mejora la confiabilidad relacionada con el estrés sin cambios importantes en las propiedades. |
| Aplicaciones típicas | Engranajes, ejes, herramientas, muere, ballestas, piezas de máquina endurecidas | Material de mecanizado, parlotes, piñones, piezas trabajadas en frio | Parlotes, componentes estructurales, verja, y tratamiento previo al endurecimiento | Estructuras soldadas, grandes pijamas, piezas mecanizadas, componentes fabricados |
9. Templado de diferentes tipos de acero
Los diferentes tipos de acero responden de manera diferente al templado. Comprender estas diferencias es esencial para seleccionar el programa de templado adecuado..
Aceros al carbono simples:
Fácil de templar. Aceros bajos en carbono (<0.3% do) rara vez se apagan y revenen porque no se endurecen significativamente.
Aceros de medio carbono (0.3–0,6 % C) Son comúnmente templados y revenidos para ejes., engranajes, y ejes. Aceros con alto contenido de carbono (>0.6% do) se utilizan para herramientas, ballestas, y cuchillos.
Aceros de aleación:
Contiene elementos como el cromo., níquel, molibdeno, y vanadio.
Tienen mejor templabilidad y responden bien al revenido.. El endurecimiento secundario es común en aleaciones con formadores de carburo fuertes..
Aceros para herramientas:
Incluye endurecimiento al agua, endurecimiento al aceite, endurecimiento al aire, alta velocidad, y aceros para trabajo en caliente.
Los programas de templado varían ampliamente. Los aceros rápidos tienen triple templado a 540-560°C. Los aceros para trabajo en caliente como el H13 tienen doble templado a 500-550 °C.
Aceros inoxidables:
Aceros inoxidables martensíticos (p.ej., 410, 420, 440do) Puede ser endurecido y revenido.. Aceros inoxidables austeníticos (p.ej., 304, 316) no pueden endurecerse mediante enfriamiento y no están revenidos.
Los aceros inoxidables ferríticos generalmente no están templados.. Los aceros inoxidables endurecidos por precipitación envejecen, no templado.
Aceros martensíticos:
Estos son bajos en carbono, aleaciones con alto contenido de níquel que se fortalecen con el envejecimiento, no por templado de martensita.
Sin embargo, pueden someterse a un tratamiento de solución y un proceso de envejecimiento que es conceptualmente similar al templado..
10. Templado de acero para herramientas H13: Un ejemplo práctico
Acero para herramientas H13 Es un acero para herramientas de trabajo en caliente de cromo-molibdeno-vanadio ampliamente utilizado para matrices de fundición a presión., troqueles de forja, herramientas de extrusión, y otras herramientas expuestas a calentamiento y enfriamiento repetidos.
Su combinación de fuerza caliente., tenacidad, resistencia al temple, y la resistencia a la fatiga térmica lo convierten en un ejemplo representativo de por qué el templado debe controlarse cuidadosamente en aceros aleados para herramientas..
Después de austenizar y templar, H13 desarrolla una estructura martensítica dura con tensiones residuales y algo de austenita retenida..
Por lo tanto, el tratamiento de templado posterior está diseñado no sólo para reducir la fragilidad, sino también para desarrollar la respuesta de endurecimiento secundario y la estabilidad microestructural requeridas..
Programa típico de templado H13
H13 es comúnmente doble templado, con un tercer temperamento a veces especificado para componentes grandes o particularmente críticos.
Los parámetros exactos deben seguir la especificación del material aplicable y el procedimiento de tratamiento térmico calificado..
| Paso de templado | Temperatura | Tiempo de espera | Enfriamiento | Propósito principal |
| primer temperamento | 500–550°C | ~2 horas | Aire fresco | Reducir las tensiones de enfriamiento e iniciar reacciones de templado/endurecimiento secundario. |
| Segundo temperamento | 500–550°C | ~2 horas | Aire fresco | Templar la martensita recién formada y estabilizar aún más la microestructura. |
| Tercer temperamento opcional | 500–550°C | ~2 horas | Aire fresco | Mejorar aún más la estabilidad estructural y dimensional, particularmente en grandes secciones |
Las condiciones reales de austenitización y enfriamiento también son importantes..
H13 comúnmente se austeniza a aproximadamente 1,020–1.050°C, seguido de un enfriamiento controlado, como enfriamiento con aire o gas., Dependiendo del tamaño de la sección, equipo, y las propiedades requeridas.
Dureza resultante típica
Un componente H13 tratado térmicamente adecuadamente normalmente alcanza una dureza final en la región de aproximadamente 48-52 HRC, aunque la dureza real depende de la condición de austenitización, tasa de enfriamiento, temperatura de templado, tiempo de espera, y química de materiales.
Dentro del rango de templado indicado, la tendencia general es:
- Alrededor de 500°C: mayor dureza, con menos ablandamiento relacionado con el templado.
- Alrededor de 550°C: dureza algo menor, generalmente con mayor dureza y alivio del estrés..
La relación no es estrictamente lineal., y H13 pueden exhibir endurecimiento secundario debido a la precipitación de carburos de aleación fina durante el templado a alta temperatura.
¿Por qué el H13 tiene doble templado??
La razón principal del doble templado es el comportamiento de austenita retenida después del enfriamiento.
Después del primer ciclo de templado, parte de la austenita retenida puede transformarse durante el enfriamiento en martensita nueva.
Esta martensita recién formada aún no ha sido revenida y, por lo tanto, puede contener tensiones residuales y fragilidad relativamente altas..
El segundo ciclo de templado trata esta martensita fresca y ayuda a producir una microestructura final más uniforme.:
Enfriamiento → Primer temple → Transformación de austenita retenida → Martensita fresca → Segundo temple
El doble templado también ayuda a completar las reacciones de precipitación deseadas y a mejorar la consistencia de la dureza y la estabilidad dimensional..
Para componentes H13 grandes o altamente críticos, a tercer temperamento Puede usarse cuando lo requiera la especificación del tratamiento térmico., particularmente cuando una estabilización adicional es beneficiosa.
Importancia de la ingeniería
El objetivo del templado H13 no es simplemente maximizar la dureza.
La condición final debe equilibrar la dureza., fuerza caliente, tenacidad, resistencia a la fatiga térmica, y estabilidad dimensional.
Por esta razón, Una matriz H13 templada a aproximadamente 500–550 °C está diseñada para retener suficiente dureza para la resistencia al desgaste mientras desarrolla la tenacidad y la resistencia al temple necesarias para ciclos térmicos repetidos y cargas mecánicas en servicio..
11. Aplicaciones industriales del acero templado
El acero templado se utiliza ampliamente en la fabricación industrial porque proporciona un equilibrio controlable entre resistencia, dureza, tenacidad, ductilidad, resistencia a la fatiga, y estabilidad dimensional.
Engranajes y componentes de transmisión
Los engranajes comúnmente se someten a un enfriamiento seguido de un revenido para obtener una alta resistencia y una tenacidad adecuada..
El tratamiento de templado reduce la fragilidad y las tensiones residuales asociadas con la condición endurecida mientras mantiene suficiente dureza para el contacto dental y la resistencia al desgaste..
Los componentes típicos incluyen:
- Engranajes de transmisión
- Piñones
- engranajes impulsores
- Piñones
- Ejes y ejes de engranajes
Para engranajes muy cargados, La condición final del tratamiento térmico generalmente se diseña en torno a la resistencia a la fatiga., estrés de contacto, y resistencia a la fractura dental en lugar de dureza sola.
Ejes, Ejes, y alfileres
Los aceros aleados templados y revenidos se utilizan ampliamente para ejes., ejes, patas, y elementos de máquinas similares sometidos a flexión combinada, torsión, impacto, y carga cíclica.
Comparado con una estructura apagada, Una estructura martensítica templada adecuadamente proporciona tenacidad y resistencia sustancialmente mejores a la propagación de grietas., haciéndolo más adecuado para componentes cargados dinámicamente.
Ballestas
Los aceros para resortes requieren alta resistencia elástica y resistencia a la fatiga..
El templado después del endurecimiento se utiliza para ajustar la dureza y aliviar las tensiones internas mientras se mantiene la resistencia requerida para cargas elásticas repetidas..
Las aplicaciones incluyen:
- Muelles helicoidales
- Ballestas
- resortes de torsión
- Componentes de suspensión
- Resortes de válvula
La condición de templado debe controlarse cuidadosamente porque tanto la suavidad excesiva como la fragilidad excesiva pueden reducir la vida útil del resorte..
Matrices y herramientas
Los aceros para herramientas se templan comúnmente para lograr una combinación controlada de dureza., resistencia al desgaste, tenacidad, y resistencia al ablandamiento.
Los aceros para herramientas para trabajo en caliente, como el H13, se templan a temperaturas relativamente altas para obtener estabilidad térmica y resistencia al calentamiento y enfriamiento repetidos..
Los aceros para herramientas de trabajo en frío y de alta velocidad utilizan diferentes programas de templado según sus sistemas de aleación y el rendimiento de corte o conformado requerido..
Componentes automotrices
El acero templado se utiliza ampliamente en la fabricación de automóviles para componentes que deben soportar cargas e impactos mecánicos repetidos..
Los ejemplos incluyen:
- Semiejes
- Componentes de dirección
- Ejes de transmisión
- Componentes de conexión
- Piezas de suspensión
- Componentes de transmisión
El tratamiento de enfriamiento y revenido permite que estos componentes alcancen una alta resistencia sin sacrificar la dureza necesaria para las condiciones de servicio del mundo real..
Construcción y Equipo Pesado
Los componentes de maquinaria pesada a menudo experimentan cargas elevadas., choque, abrasión, y estrés cíclico. Por lo tanto, los aceros aleados templados se utilizan ampliamente para:
- Pasadores y casquillos
- Componentes hidráulicos
- Piezas de excavadora y cargadora.
- Componentes de la grúa
- Componentes de maquinaria agrícola
- Piezas de equipos de minería
En estas aplicaciones, La condición de templado requerida generalmente se selecciona de acuerdo con la combinación dominante de resistencia al impacto., fatiga, y resistencia al desgaste.
Equipos de Presión y Energía
Ciertos componentes del sistema de energía y que soportan presión utilizan aceros templados y revenidos porque el tratamiento puede proporcionar alta resistencia junto con una tenacidad mejorada..
Las aplicaciones pueden incluir:
- Componentes de presión de alta resistencia
- Piezas mecánicas relacionadas con turbinas.
- sujetadores industriales
- Componentes de transmisión de potencia
- Componentes estructurales de alta resistencia
Para componentes críticos para la seguridad, El proceso de tratamiento térmico normalmente está respaldado por pruebas de dureza., pruebas mecanicas, inspección dimensional, y verificación metalúrgica.
12. Templado más allá del acero: Vaso, Chocolate, y otros materiales
La palabra “templado” también se utiliza en otros campos, pero los mecanismos son diferentes.
Templado de vidrio
El templado del vidrio implica calentar el vidrio a aproximadamente 600-700 °C y luego enfriar rápidamente las superficies con chorros de aire..
La superficie se contrae más rápido que el interior., Creando tensiones de compresión en la superficie y tensiones de tracción en el núcleo..
Esto hace que el vidrio templado sea mucho más resistente y hace que se rompa en pequeños, fragmentos contundentes en lugar de fragmentos afilados. Se utiliza en ventanillas de automóviles., puertas de ducha, y acristalamiento arquitectónico.
Templado de chocolate
El templado del chocolate es un proceso controlado de calentamiento y enfriamiento que estimula la cristalización de la manteca de cacao en una forma estable., conocido como formulario V (cristales beta).
El chocolate adecuadamente templado tiene un acabado brillante., un chasquido nítido, y un suave derretimiento. El chocolate sin templar puede florecer, sentirse granulado, o ablandarse demasiado fácilmente.
Otros materiales
Algunas aleaciones no ferrosas, como ciertas aleaciones de aluminio y cobre, someterse a tratamientos de envejecimiento o endurecimiento por precipitación que a veces se denominan en términos generales revenido.
Sin embargo, El término es más preciso cuando se aplica a la metalurgia ferrosa..
13. Conclusión
El templado es un proceso de tratamiento térmico fundamental para transformar los productos templados., muy estresado, y acero relativamente frágil en un material de ingeniería más estable.
Su importancia no radica simplemente en reducir la dureza, sino en controlar la evolución microestructural de la martensita y establecer el equilibrio requerido entre dureza, fortaleza, tenacidad, ductilidad, y estabilidad dimensional.
La temperatura de templado es la variable de proceso más influyente, pero debe considerarse junto con el tiempo de espera, composición de acero, condiciones previas de austenitización y enfriamiento, tamaño del componente, y las propiedades finales requeridas.
Por lo tanto, el tratamiento de templado correcto es Grado de acero específico en lugar de universal.
Aceros al carbono, aceros estructurales aleados, aceros al alto carbono, aceros para herramientas, aceros de alta velocidad, aceros para trabajo en caliente, Los aceros inoxidables martensíticos y martensíticos pueden presentar diferentes respuestas de templado..
En la producción industrial, El templado exitoso debe juzgarse por el rendimiento final del componente, no solo por la temperatura..
Un proceso de templado adecuadamente controlado convierte la dureza extrema de la condición de templado en una combinación confiable de propiedades mecánicas adecuadas para engranajes., ejes, ballestas, muere, piezas automotrices, equipo pesado, y otras aplicaciones exigentes.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el templado en acero??
El templado es un proceso de tratamiento térmico en el que el acero endurecido se recalienta a una temperatura por debajo de su rango de transformación crítico., mantenido por un tiempo específico, y luego enfriado.
Se utiliza principalmente para reducir la fragilidad y la tensión residual mientras se obtiene el equilibrio de dureza requerido., fortaleza, y dureza.
¿El templado reduce la dureza??
Para la mayoría de los aceros templados convencionales, El aumento de la temperatura de templado generalmente reduce la dureza y la resistencia al tiempo que mejora la tenacidad y la ductilidad..
Los aceros para herramientas altamente aleados pueden comportarse de manera diferente debido al endurecimiento secundario.
¿Cuál es la diferencia entre templado y recocido??
El templado se realiza normalmente en acero endurecido por debajo del rango de transformación crítico para modificar la martensita..
El recocido generalmente tiene como objetivo ablandar el acero y establecer una dureza más dúctil., microestructura estable, A menudo se utiliza refrigeración lenta y controlada..
¿Cómo se inspecciona el acero templado??
La inspección típica puede incluir pruebas de dureza., inspección dimensional, examen metalográfico, y pruebas mecánicas, con pruebas adicionales de superficie o no destructivas cuando lo requiera la aplicación o especificación.
