¿Qué es el temple? Explicación del enfriamiento rápido: Proceso, ventajas y desventajas

El temple es un tipo de tratamiento térmico y uno de nuestros procesos principales en HDCMfg. Consiste en enfriar rápidamente un metal caliente para fijar sus átomos en su lugar. El temple transforma la austenita en martensita dura, creando un material con una resistencia excepcional. 

Ya sea que sea un metalúrgico con mucha experiencia o un novato, siga leyendo para aprender todo sobre el proceso de enfriamiento. 

¿Qué es el enfriamiento?

El temple es un proceso de tratamiento térmico convencional que mejora la dureza y la resistencia. Los metales comúnmente templados incluyen el hierro fundido, el acero fundido y... metales ferrosos. 

Para realizar el enfriamiento, 

• Primero, caliente el acero a la temperatura crítica. 
• A continuación, mantenlo a esta temperatura durante algún tiempo para austenizarlo. 
• Después de esto, puedes enfriar rápidamente el acero en aceite, aire o salmuera, idealmente por debajo de la temperatura ambiente. 

Efectos del temple sobre las propiedades del metal

El principal objetivo del temple es mejorar la dureza y la resistencia. Al calentar el material a la temperatura crítica, se produce una austenización parcial o total. 

Sin embargo, debido al rápido enfriamiento, la austenita no se transforma en ferrita ni perlita. En cambio, se transforma en martensita, lo que resulta en un metal muy duro y frágil. 

ventajas:

El temple ofrece numerosas ventajas a los metalúrgicos. Entre ellas se incluyen:

• Dureza: Debido a la formación de martensita, el temple endurece mucho el metal. La dureza es un factor fundamental para componentes y herramientas resistentes a la abrasión, como rodamientos y juegos de herramientas. 
• Resistencia al desgaste: El temple mejora la resistencia a la tracción y a la fluencia del acero. El enfriamiento rápido encierra los átomos en una estructura reticular distorsionada. Esto significa que las dislocaciones tendrán dificultades para desplazarse. 
• Límite elástico: En la fabricación, se aplica temple a los resortes para aumentar su límite elástico. 

Desventajas: 

Las desventajas del endurecimiento por temple son:

• Tensión residual: Estrés residual Puede introducirse en el metal durante el temple. Debido a una velocidad de enfriamiento desigual, la superficie se enfriará y contraerá más rápido que el interior, lo que provoca tensiones de tracción y compresión.

Si no gestiona este riesgo, su aplicación se vuelve susceptible a distorsiones o grietas. Consulte a su proveedor sobre las mejores técnicas de post-templado para mitigar este problema. 

• Ductilidad: Aunque el temple por temple mejora la resistencia y la dureza, provoca la pérdida de ductilidad del metal. Al encontrarse frágil, se vuelve más propenso a sufrir grietas por tensión.

Por eso, tras el temple, realizamos el revenido. El revenido reduce la fragilidad sin perder resistencia. 

Elección de un medio de extinción

Existen varios métodos y técnicas de temple. Cada uno afecta significativamente las propiedades finales del material terminado. A continuación, analizaremos los medios comunes para el temple de metales y sus ventajas y desventajas.

Agua

El agua es un método de temple agresivo, ya que ofrece la velocidad de enfriamiento más rápida. Este mecanismo de enfriamiento rápido es adecuado cuando la dureza y la resistencia son fundamentales. Sin embargo, si no se siguen los procedimientos adecuados, el metal es susceptible a grietas y deformaciones. 

Aceite

El temple en aceite es más lento y controlado que el temple en agua. Por lo tanto, se considera un método seguro para prevenir el agrietamiento y la distorsión del metal.  

El temple en aceite es ideal para lograr un equilibrio entre dureza y resistencia. Gracias a su exclusivo proceso de enfriamiento, también proporciona al metal un excelente acabado superficial.

Aire

El aire es el medio de temple más rentable. Consiste en calentar el acero y dejarlo enfriar lentamente al aire. Al ser el medio de temple más lento, minimiza el riesgo de grietas o tensión térmica. Esto lo convierte en ideal para aceros que requieren una tenacidad excepcional y una dureza moderada. 

Otra forma de enfriamiento por aire utiliza aire comprimido. Este método proporciona un mayor control de la temperatura y la velocidad de enfriamiento.  

Salmuera

La sal 10% se añade al agua para formar salmuera. Este método de enfriamiento es menos común que el agua, el aire o el aceite. Sin embargo, ofrece una velocidad de enfriamiento superior, incluso más rápida que el agua. 

Cabe mencionar que la salmuera es corrosiva. Por lo tanto, debe eliminarla del acero enjuagándolo bien una vez finalizado el trabajo. 

Extintor a base de polímeros

Los polímeros no son un medio de temple, sino un aditivo. Su velocidad de enfriamiento es ligeramente superior a la del aceite, pero más lenta y menos corrosiva que la del agua. 

Los polímeros son inversamente solubles en agua. Esto significa que se separan del agua al inicio del temple. Debido a este efecto, se crea una solución de polímero alrededor del metal, lo que permite un intercambio de calor más controlado.  

Materiales comunes que se templan

A continuación se presentan los materiales comunes que se enfrían:

Acero 

El acero es el metal que se templa con mayor frecuencia. Debido a su alto contenido de carbono, el temple transforma la austenita en martensita, mejorando así la dureza y la resistencia. 

Aleaciones de aluminio, titanio y cobre 

Ciertas aleaciones de titanio pueden someterse a temple. Esto resulta útil en proyectos donde la relación de peso es un factor importante, como aplicaciones en los sectores de defensa, aeroespacial y automoción. Lo mismo ocurre con ciertas aleaciones de aluminio. Estas aleaciones pueden someterse a temple para mejorar su rendimiento. 

Antes de continuar, debe comprender que el temple tiene un efecto opuesto en la mayoría de las aleaciones no ferrosas. En lugar de endurecerse, estos metales se ablandan durante el temple. Algunos ejemplos son los grados de cobre, aluminio y aceros inoxidables austeníticos como... 304. 

Tratamiento post-enfriamiento

Además de aumentar la dureza, el temple hace que el acero sea más frágil. A menos que se temple, algunos aceros se vuelven demasiado frágiles para trabajarlos.

Aquí es donde entran en juego los tratamientos posteriores al temple. Técnicas como el revenido, el templado y el austemperado refinan aún más el metal, produciendo un equilibrio entre ductilidad y resistencia. 

Templado: 

Una vez realizado el enfriamiento, puedes templar el metal para controlar el exceso de dureza. Templado Consiste en calentar el metal y mantenerlo a una temperatura inferior al punto crítico. Posteriormente, el metal puede enfriarse a temperatura ambiente. 

Técnicas avanzadas de enfriamiento:

Con técnicas avanzadas de temple, se templa el acero a una temperatura superior a Ms (temperatura inicial de la martensita). Posteriormente, se mantiene para formar bainita pura o aliviar tensiones internas. Exploremos estas técnicas: 

MartempingEl martemperado, también conocido como temple escalonado, reduce las tensiones generadas durante el temple. El martemperado se puede realizar calentando el acero por encima del rango crítico y luego templándolo entre 150 °C y 300 °C.

A continuación, manténgala por encima de Ms (punto de inicio de la martensita) hasta que la temperatura se alcance uniformemente en todo el acero. Después, puede enfriar el metal a temperatura ambiente y realizar el revenido habitual. 

Temple austríacoEl austemperado es una técnica posterior al temple que reduce la distorsión del metal. Es esencialmente igual que el temple y revenido convencionales. La principal diferencia radica en que el metal se mantiene a la temperatura de temple durante más tiempo. 

Aplicaciones del temple

El proceso de temple aumenta la dureza y la resistencia. Debido a estas propiedades, El acero templado se utiliza ampliamente en las industrias. Donde la durabilidad y la alta resistencia son factores importantes. Estos incluyen:

• Fabricación de herramientas: Piense en cuchillos, hojas de tijera y brocas de uso diario. Estas herramientas soportan tensiones cíclicas, por lo que deben ser resistentes y dúctiles. 
• Militar: Los fabricantes de defensa utilizan acero templado para crear piezas de armas de fuego, placas de blindaje y componentes de aeronaves.  
• Herramientas manuales: El acero templado es útil para crear herramientas agrícolas, llaves, destornilladores y otras herramientas duraderas.

Seguridad, costos y consideraciones prácticas

El temple superficial es un proceso sencillo. Se calienta el material a una temperatura crítica y luego se enfría rápidamente para endurecerlo.

Sin embargo, los procesos mecánicos involucrados son muy específicos. Por lo tanto, es recomendable que metalúrgicos certificados determinen las temperaturas y el método de enfriamiento adecuados para su aplicación. 

Dicho esto, hay consideraciones clave en materia de seguridad y costos que es necesario reconocer. 

• Equipo: Un tanque de enfriamiento es una piscina dedicada a enfriar el metal. Independientemente de su tamaño, debe ser capaz de mantener las temperaturas de enfriamiento dentro de un rango estrecho. De lo contrario, podría no lograr las propiedades mecánicas deseadas. 
• Flujo de enfriamientoEl flujo se refiere a la velocidad con la que el líquido de temple se mueve sobre el metal. Sin él, el líquido de temple simplemente se evaporará. Para evitar la ebullición, mantenga el líquido de temple fluyendo y deje suficiente espacio entre las piezas metálicas para facilitar un flujo uniforme. 
• Peligros de seguridadLos extintores de aceite pueden inflamarse si se sobrecalientan o se exponen a chispas. Por lo tanto, el uso de extintores y sistemas de extinción de incendios es obligatorio en instalaciones profesionales.
• VelocidadSi se pierde demasiado tiempo entre el horno y el tanque, el metal podría volver a la perlita, lo que significa que se desperdicia el calentamiento. 
• CostosEl agua es el medio de temple más económico. Tenga en cuenta que presenta el mayor riesgo de distorsión y agrietamiento. El aceite, en cambio, ofrece un mayor control sobre las propiedades del material. Sin embargo, es más caro y existe el riesgo de incendio. 

Por último, los extintores poliméricos ofrecen la mayor flexibilidad en cuanto a velocidad de enfriamiento. Sin embargo, son costosos y requieren mantenimiento continuo.

• Corrosión y derramesLos extintores a base de agua o salmuera pueden causar oxidación en los equipos cercanos. Además, los aceites derramados pueden dañar los pisos y aumentar el riesgo de resbalones.

Conclusión

En conclusión, el temple es una forma excepcional de mejorar el rendimiento del metal. Al transformar la austenita en martensita, el temple produce un metal muy duro y frágil. 

Por último, lo mejor es consultar expertos en tratamiento térmico Para garantizar la mejor configuración para su proyecto. Dado que cada metal reacciona de forma distinta al temple por temple, no hay margen de error. El incumplimiento de las directrices específicas de las aleaciones podría resultar en errores costosos.