Instituto Tecnológico de Costa Rica Escuela de Ciencia e Ingeniería en Materiales Curso: Aleaciones Metálicas Asignación: Austenizado y Temple Alumnos: Augusto Vargas, Vanessa Valverde Noguera ______________________ ___________________________________ _______________________ ______________________ ______________________ ____________________ __________
Temple y Austenizado
Consiste en un proceso por medio del cual un metal se somete a un proceso de calentamiento que a cierta temperatura se vuelve constante, región en la cual la estructura está compuesta en un 100% por austenita, posterior a esto se realiza un enfriamiento rápido del metal desde la temperatura de austenización, la cual está comprendida entre el rango de 815 a 870 ºC, momento en el cual se denomina la región de temple, en este procedimiento procedimiento se obtienen obtienen variaciones variaciones en la microestructura anterior, transformándose en un conjunto de diferentes estructuras martensíticas y bainíticas, variando su porcentaje según el tipo de temple. La temperatura crítica de temple se define como la temperatura a la cual la estructura forma una estructura de martensita sin entrar a la fase en mezcla de perlita, siendo una línea tangente a la nariz de la curva TTT comprendida entre el tiempo 0 y 1 segundos.
Figura 1. Curva TTT La efectividad de un temple depende en mayor parte de la composición del acero, el tipo de temple y las condiciones de uso, el sistema de enfriamiento. En el caso de los aceros inoxidables aleados el proceso de enfriamiento puede ser utilizado con el objetivo de reducir al mínimo la cantidad de carburos que están presentes en las fronteras de grano, mejorar la distribución de ferrita y producir de manera controlada la
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formación de martensita. Con un buen endurecimiento del metal se consigue mejoras en propiedades como la dureza, la resistencia, la tenacidad y reducción de efectos como tensiones residuales, distorsiones y agrietamiento.
Figura 2. Curva tiempo vrs temperatura del proceso de Austenizado y temple. Existen diversos medios para realizar un temple, dos de ellos son líquidos y gaseosos, sin embargo la selección de estos y la capacidad de endurecimiento depende de características del metal como su espesor, tamaño y de las velocidades de enfriamiento que se necesitan para obtener la estructura que se desea. Cuando de realiza un enfriamiento por un medio gaseoso principalmente se utilizan gases inertes como el Helio, Argón y el Nitrógeno, en el caso de un medio líquido se usa aceite (puede tener aditivos), agua (puede tener sales o cáusticos), y soluciones de polímeros acuosos. Un aspecto muy importante a considerar es el control de la velocidad de enfriamiento ya que esta representa la medida en que se va a transferir calor desde la superficie de la pieza, debido a que el medio de enfriamiento afecta en gran medida dicha variable se han definido diversas maneras para realizar un temple, estas son: El temple directo (más común) en el cual se da un enfriamiento directo desde la temperatura de austenización y se diferencia de los enfriamientos indirectos que implican carburación, enfriamiento lento, etc, seguido de inactivación. El tiempo de temple se usa cuando la velocidad de enfriamiento se ha inactivado y hay que cambiarla de manera abrupta, generalmente disminuirla (puede aumentarse) en un medio con alto calor de absorción (agua) hasta enfriarse por debajo de la nariz de la curva TTT, luego se lleva a otro medio (aceite, gas, aire) para un enfriamiento lento. Otro temple es el selectivo que se utiliza en partes del acero poco afectadas por el medio de enfriamiento, aislando partes en un enfriamiento lento y los del temple serán las áreas sometidas a enfriamiento rápido. El temple por aerosol consiste en aplicar
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corrientes de alta presión de temple líquido en zonas cuando se quieran velocidades de enfriamiento mayores, debido a que las gotas formadas eliminan calor al golpear la superficie. Por otra parte se tiene el temple Fog, en el cual se usa una niebla de gotas de líquido en un gas de enfriamiento y se tienen bajas velocidades por el poco líquido. Un último tipo de temple es el interrumpido, que da un rápido enfriamiento de la temperatura de austenización a un punto superior a Ms, donde se mantiene constante cierto tiempo (la temperatura de interrupción, el tiempo y velocidad dependen de las características del acero) y luego se enfría al aire, hay 3 tipos, el austempering, marquenching y temple isotérmico, en el primero se da un enfriamiento rápido del metal desde la temperatura de austenización hasta 230-400 (se mantiene constante para generar la transformación) y se enfría al aire, este proceso se usa en aceros al carbono y aleados y utiliza medios como aceite y baños de sales (por su propiedad de transferencia de calor). Otro tipo de temple interrumpido es el marquenching, aunque es similar al austempering se diferencia en que el tiempo de temperatura es mantenido solo hasta alcanzar su homogeneidad térmica, en ese momento se retira del baño (también se usa aceite) de sal y se enfría a temperatura ambiente; el revenido es independiente de este proceso. Un último temple interrumpido es el isotérmico, en el cual el acero se enfría rápido a través de la transformación de ferrita y perlita, en este se emplean dos baños de enfriamiento, el segundo baño se da a una temperatura más alta antes de la transformación la pieza, donde se transfiere de manera isotérmica, luego se enfría al aire. Algunos aceros sufren agrietamiento durante el proceso de temple, sin embargo en el caso de los aceros de cementación que tienen núcleo suave no forman grietas durante la formación de martensita. El temple superficial se utiliza generalmente para componentes que necesiten una superficie dura y un sustrato que sea tenaz. El láser interacciona con el material con el objetivo de producir un calentamiento por encima de la temperatura de transformación del material y un enfriamiento rápido al aire que den lugar a una estructura más dura. El movimiento relativo de la huella respecto al material, va dejando atrás una pista templada. Las densidades de potencia que se utilizan en el temple son sensiblemente inferiores a las utilizadas en la soldadura, en el corte o en el recargue. Los aceros poseen una propiedad denominada capacidad de endurecimiento y consiste en que un acero es endurecible cuando se puede aumentar su dureza y su resistencia al realizar un templado, asimismo se tiene que la facilidad de un acero para ser templado depende de la facilidad que tiene para formar martensita al realizar un enfriamiento no muy rápido, evitando de este modo la formación de grietas y distorsiones que se forman debido a cambios bruscos de la temperatura. Cuando la curva de enfriamiento de un acero endurecible es desplazada hacia la derecha se permiten velocidades de enfriamiento más moderadas para lograr la formación de martensita.
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Una de los factores que influyen en dicho desplazamiento corresponde a los elementos de aleación presentes en un acero, ya que estos pueden mover la curva hacia la derecha o hacia la izquierda, debido a esto la mayor parte de los aceros con elementos aleantes pueden ser endurecibles y tener elevadas resistencias.
Los principales aceros que son susceptibles al tratamiento del temple son:
Los aceros de bajo carbono: este tipo de aceros poseen baja templabilidad. Los aceros de alto carbono o aleados: son aceros que tienen alta templabilidad. Aceros para trabajo en frío: al realizar el enfriamiento en aceite, este debe estar entre el rango de 780 a 830 ºC. Aceros para trabajo en frío: el enfriamiento al aire se realiza a temperaturas entre 650 a 700 ºC. Es necesario tomar en cuenta aspectos como: Realizar distencionado Descaburización o o
Aceros de baja aleación y alta resistencia Aceros herramienta Aceros inoxidables Fundiciones grises
De igual manera la efectividad de un temple depende de factores como:
Composición acero Tipo de temple Condiciones de uso Sistema de enfriamiento
