¿Qué es el templado de metales? Definición

Los metales se pueden tratar térmicamente para alterar las propiedades de resistencia , ductilidad , tenacidad , dureza o resistencia a la corrosión. Hay una serie de fenómenos que ocurren en metales y aleaciones a temperaturas elevadas. Por ejemplo, recristalización y descomposición de austenita. Estos son eficaces para alterar las características mecánicas cuando se utilizan tratamientos térmicos o procesos térmicos adecuados. De hecho, el uso de tratamientos térmicos en aleaciones comerciales es una práctica muy común. Los procesos habituales de tratamiento térmico incluyen recocido, endurecimiento por precipitación, temple y revenido.

Templado

El término templado se refiere a un tratamiento térmico que se utiliza 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 tranquilo. El templado hace que el metal sea menos duro y lo hace más capaz de soportar impactos sin romperse. El revenido hará que los elementos de aleación disueltos se precipiten o, en el caso de los aceros templados, mejore la resistencia al impacto y las propiedades dúctiles. Al calentarse, los átomos de carbono se difunden y reaccionan en una serie de pasos distintos que eventualmente forman Fe ₃C o un carburo de aleación en una matriz de ferrita con un nivel de tensión que disminuye gradualmente.

Para el revenido, la temperatura es mucho más importante que el tiempo a temperatura. La temperatura exacta determina la cantidad de dureza eliminada 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, entre 150 y 200 ° y mantienen gran parte de la dureza y resistencia de la martensita templada y proporcionan una pequeña mejora en la ductilidad y tenacidad. Mientras que los manantiales se templan a temperaturas mucho más altas. El revenido por encima de 425°C mejora significativamente la ductilidad y la tenacidad, pero a expensas de la dureza y la resistencia. Bajo ciertas condiciones, la dureza puede no verse afectada por el revenido o incluso puede incrementarse como resultado del mismo. Además, aquellos aceros aleados que contienen uno o más de los elementos formadores de carburo (cromo, molibdeno, vanadio y tungsteno) son capaces de un endurecimiento secundario: pueden volverse algo más duros como resultado del revenido.

Austempering

Austempering es un tratamiento térmico que se utiliza para formar bainita pura , una microestructura de transición que se encuentra entre la perlita y la martensita.. El templado consiste en enfriar rápidamente la pieza metálica desde la temperatura de austenización hasta aproximadamente 230 a 400°C, manteniéndola a una temperatura constante para permitir la transformación isotérmica. Para evitar la formación de perlita o martensita, el acero se enfría en un baño de sales o metales fundidos. Luego, el acero se mantiene a la temperatura de formación de la bainita, más allá del punto donde la temperatura alcanza un equilibrio, hasta que la bainita se forma completamente. A continuación, se retira el acero del baño y se deja enfriar al aire, sin que se forme perlita ni martensita. Dependiendo de la temperatura de mantenimiento, el austemperizado puede producir bainita superior o inferior.

Bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo suficientemente rápidas para producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. La diferencia clave entre la perlita y la bainita es que la perlita contiene capas alternas de ferrita y cementita, mientras que la bainita tiene una microestructura en forma de placa. Una estructura fina no laminar, la bainita consiste comúnmente en cementita y ferrita rica en dislocaciones. La gran densidad de dislocaciones en la ferrita presente en la bainita y el tamaño fino de las plaquetas de bainita hace que esta ferrita sea más dura de lo que sería normalmente. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una resistencia superior al impacto.

Transformación bainítica es aplicable a la mayoría de los aceros de medio carbono y de aleación de aceros . Los aceros de baja aleación generalmente se limitan a secciones de 9,5 mm o más delgadas, mientras que los aceros más endurecibles pueden ser austemperados en secciones de hasta 50 mm de espesor.

El término temple se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se enfría rápidamente en agua, aceite o aire para obtener ciertas propiedades del material, especialmente la dureza . En las aleaciones ferrosas, el temple se usa más comúnmente para endurecer el acero mediante la introducción de martensita , mientras que las aleaciones no ferrosas generalmente se volverán más suaves de lo normal. Por encima de esta temperatura crítica, un metal está parcial o totalmente austenitizado, la velocidad de enfriamiento del acero debe ser rápida para permitir que la austenita se transforme en bainita o martensita metaestable.

La selección de un medio de extinción depende de la templabilidad de la aleación en particular, el grosor y la forma de la sección involucrada y las velocidades de enfriamiento necesarias para lograr la microestructura deseada.

Martensita templada

La capacidad relativa de una aleación ferrosa para formar martensita se denomina templabilidad. La templabilidad se mide comúnmente como la distancia debajo de una superficie templada a la que el metal exhibe una dureza específica de 50 HRC, por ejemplo, o un porcentaje específico de martensita en la microestructura. La dureza más alta de un acero perlítico es de 43 HRC, mientras que la martensita puede alcanzar 72 HRC. Martensita fresca es muy frágil si el contenido de carbono es superior a aproximadamente 0,2 a 0,3%. Es tan frágil que no se puede utilizar para la mayoría de las aplicaciones. Esta fragilidad se puede eliminar (con cierta pérdida de dureza) si el acero templado se calienta ligeramente en un proceso conocido como templado. El revenido se logra calentando un acero martensítico a una temperatura por debajo del eutectoide durante un período de tiempo específico (por ejemplo, entre 250°C y 650°C).

Este tratamiento térmico de templado permite, mediante procesos de difusión, la formación de martensita templada, según la reacción:

martensita (BCT, monofásica) → martensita templada ( fases ferrita + Fe₃C)

donde la martensita BCT monofásica, que está sobresaturada con carbono, se transforma en la  martensita templada , compuesta por las fases estables de ferrita y cementita. Su microestructura es similar a la microestructura de la esferidita, pero en este caso la martensita templada contiene partículas de cementita extremadamente pequeñas y uniformemente dispersas incrustadas dentro de una matriz de ferrita continua. La martensita templada puede ser casi tan dura y fuerte como la martensita pero con una ductilidad y dureza sustancialmente mejoradas.

Otros procesos

• Recocido . El término recocido se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se expone a una temperatura elevada durante un período de tiempo prolongado y luego se enfría lentamente. En este proceso, el metal elimina las tensiones y hace que la estructura de la veta sea grande y de bordes blandos, de modo que cuando el metal es golpeado o estresado, se abolla o quizás se dobla, en lugar de romperse; también es más fácil lijar, moler o cortar metal recocido.
• Enfriamiento . El término temple se refiere a un tratamiento térmico en el que un material se enfría rápidamente en agua, aceite o aire para obtener ciertas propiedades del material, especialmente la dureza. En metalurgia, el temple se usa más comúnmente para endurecer el acero mediante la introducción de martensita. Existe un equilibrio entre dureza y tenacidad en cualquier acero; cuanto más duro es el acero, menos tenaz o resistente a los impactos es, y cuanto más resistente a los impactos, menos duro es.
• Templado . El término templado se refiere a un tratamiento térmico que se utiliza 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 tranquilo. El templado hace que el metal sea menos duro y lo hace más capaz de soportar impactos sin romperse. El revenido hará que los elementos de aleación disueltos se precipiten o, en el caso de los aceros templados, mejore la resistencia al impacto y las propiedades dúctiles.
• Envejecimiento . El endurecimiento por envejecimiento, también llamado endurecimiento por precipitación o endurecimiento por partículas, es una técnica de tratamiento térmico basada en la formación de partículas extremadamente pequeñas y uniformemente dispersas de una segunda fase dentro de la matriz de fase original para mejorar la resistencia y dureza de algunas aleaciones metálicas. El endurecimiento por precipitación se utiliza para aumentar el límite elástico de los materiales maleables, incluidas la mayoría de las aleaciones estructurales de aluminio, magnesio, níquel, titanio y algunos aceros y aceros inoxidables. En las superaleaciones, se sabe que provoca anomalías en el límite elástico, lo que proporciona una excelente resistencia a altas temperaturas.

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