Templado

El templado es un tratamiento térmico que se emplea para incrementar la dureza de las aleaciones de hierro. Es también una técnica para aumentar la dureza del vidrio.

Para los metales, el templado se realiza generalmente después de endurecer para aumentar la dureza, y se realiza calentando el metal a una temperatura mucho más baja que la utilizada para el endurecimiento. La temperatura exacta determina que dureza se alcanza, y depende tanto de la composición específica de la aleación como de las propiedades deseadas en el producto terminado. Por ejemplo, las herramientas muy duras a menudo se templan a bajas temperaturas, mientras que los resortes se templan a temperaturas mucho más altas. Para aumentar la dureza del vidrio, el templado se realiza calentando y luego enfriando rápidamente la superficie del vidrio.

El endurecimiento por enfriamiento rápido es un proceso mecánico en el que el acero y las aleaciones de hierro fundido se refuerzan y endurecen. Esto se hace calentando el material a una cierta temperatura, dependiendo del material. Esto produce un material más duro ya sea mediante el endurecimiento de la superficie o el endurecimiento total, variando la velocidad a la que se enfría el material. A continuación, el material se templa a menudo para reducir la fragilidad que puede aumentar debido al proceso de templado. Los elementos que pueden templarse incluyen engranajes, ejes y bloques de desgaste.

Antes del endurecimiento, los aceros fundidos y el hierro tienen una estructura de grano perlítico uniforme y laminar (o en capas) . Se trata de una mezcla de ferrita y cementita que se forma cuando el acero o el hierro fundido se fabrican y enfrían a un ritmo lento. La perlita no es un material ideal para muchas aplicaciones comunes de aleaciones de acero, ya que es bastante blanda. Al calentar la perlita más allá de su temperatura de transición eutectoide de 727 ° C y luego enfriar rápidamente, parte de la estructura cristalina del material se puede transformar en una estructura mucho más dura conocida como martensita. Los aceros con esta estructura martensítica se utilizan a menudo en aplicaciones en las que la pieza de trabajo debe ser muy resistente a la deformación, como el filo de las hojas. Esto es muy eficaz.

El proceso de enfriamiento es una progresión que comienza con el calentamiento de la muestra. La mayoría de los materiales se calientan entre 815 y 900 °C , prestando especial atención a mantener uniformes las temperaturas en toda la pieza de trabajo. Minimizar el calentamiento desigual y el sobrecalentamiento es clave para impartir las propiedades deseadas del material.

El segundo paso en el proceso de enfriamiento es el remojo. Las piezas de trabajo se pueden remojar en aire (horno de aire), en un baño de líquido o en una aspiradora. La asignación de tiempo recomendada en baños de sal o plomo es de hasta 6 minutos. Los tiempos de remojo pueden variar un poco más en vacío. Al igual que en la etapa de calentamiento, es importante que la temperatura en toda la muestra permanezca lo más uniforme posible durante el remojo.

Una vez que la pieza de trabajo ha terminado de empaparse, pasa al paso de enfriamiento. Durante este paso, la pieza se sumerge en algún tipo de fluido de enfriamiento; diferentes fluidos de temple pueden tener un efecto significativo en las características finales de una pieza templada. El agua es uno de los medios de enfriamiento más eficientes donde se desea la máxima dureza, pero existe una pequeña posibilidad de que pueda causar distorsión y pequeñas grietas. Cuando se puede sacrificar la dureza, a menudo se utilizan aceites minerales. Estos fluidos a base de aceite a menudo se oxidan y forman un lodo durante el enfriamiento, lo que en consecuencia reduce la eficiencia del proceso. La velocidad de enfriamiento del aceite es mucho menor que la del agua. Se pueden obtener velocidades intermedias entre el agua y el aceite con un inactivador formulado con un propósito, una sustancia con una solubilidad inversa que, por lo tanto, se deposita sobre el objeto para reducir la velocidad de enfriamiento.

El enfriamiento también se puede lograr usando gases inertes, como nitrógeno y gases nobles. El nitrógeno se usa comúnmente a una presión superior a la atmosférica que varía hasta 20 bar absolutos. También se utiliza helio porque su capacidad térmica es mayor que la del nitrógeno. Alternativamente, se puede usar argón; sin embargo, su densidad requiere mucha más energía para moverse y su capacidad térmica es menor que las alternativas. Para minimizar la distorsión en la pieza de trabajo, las piezas de trabajo cilíndricas largas se templan verticalmente; las piezas de trabajo planas se templan en el borde; y las secciones gruesas deben ingresar primero al baño. Para evitar burbujas de vapor, se agita el baño.

A menudo, después del enfriamiento, una aleación de hierro o acero será excesivamente dura y quebradiza debido a una sobreabundancia de martensita. En estos casos, se realiza otra técnica de tratamiento térmico conocida como revenido en el material templado para aumentar la tenacidad de las aleaciones a base de hierro . El revenido generalmente se realiza después del endurecimiento , para reducir parte del exceso de dureza , y se realiza calentando el metal a una temperatura por debajo del punto crítico durante un cierto período de tiempo, luego dejándolo enfriar en aire en calma.