Llamamos “ACERO TEMPLADO” al acero que le hemos realizado un tratamiento térmico de endurecimiento, mejorando las propiedades mecánicas de nuestras herramientas, aumentando la resistencia mecánica y dureza, pero también su fragilidad. 

Entendemos por TEMPLE el enfriamiento brusco del acero.

Ya hemos comentado la importancia de la asutenización en los tratamientos térmicos. Ahora vamos a ver como vamos a aprovechar ese cambio de la microestructura del acero con la temperatura (material alotrópico) en el cual todos los átomos de carbono están repartidos y solubilizados en toda la estructura de AUSTENITA.

Si calentamos un acero por encima de su punto de austenización, donde la estructura cristalina que tenía a temperatura ambiente se modifica, formando cristales sólo de AUSTENITA, y lo enfriamos lentamente, la AUSTENITA se transforma en otras estructuras como la PERLITA y  CEMENTITA o FERRITA dependiendo de su porcentaje de carbono.

Pero si calentamos una barra de acero de pequeño espesor a la temperatura de austenización, asegurándonos su completa austenización y lo enfriamos rápidamente en agua, los cristales de austenita no tienen tiempo de transformarse en PERLITA, ni CEMENTITA , ni  FERRITA… obteniendo una nueva estructura en forma de agujas denominada MARTENSITA, y en algunos casos con cristales de AUSTENITA retenida que no le ha dado tiempo a transformarse.

La MARTENSITA es el constituyente típico de  los aceros templados.

Si la barra es de mayor espesor, la austenizamos y la enfriamos igualmente rápidamente, aparecerán de la periferia al centro los constituyentes típicos de los acero templados, como son la martensita y la austenita, pero al enfriarse mas lentamente el núcleo aparecen también otras estructuras mas blandas similares a la PERLITA.

Teóricamente, en el temple, debemos AUSTENIZAR completamente el acero en el momento de comenzar el enfriamiento (antiguamente los herreros antiguos lo denominaban TEMPLE SUAVE, normalmente para aceros de hasta 0,77% de carbono). Si enfriamos todo el acero con rapidez (según su composición o el tamaño de la pieza), en un medio conveniente, agua, aceite, aire o sales, conseguiremos modificar sus propiedades mecánicas aumentando su dureza, pero también su fragilidad. 

En nuestras herramientas podemos realizar un TEMPLE DURO con aceros de mas de 0.77% de carbono (aceros hipereutectóides), obteniendo aún mayor dureza, cuando en el temple se consigue una matriz de MARTENSITA con cierta cantidad de carburos embebidos, microestructura que corresponde a un calentamiento de AUSTENIZACION INCOMPLETA. De esta manera AUSTENIZAMOS casi todo el acero, pero mantenemos la CEMENTITA que es lo último que se transforma en AUSTENITA. Tras el enfriamiento, tendríamos una estructura muy dura de MARTENSITA, con una parte de CEMENTITA, que como ya hemos comentado es el componente más duro de los aceros. En el caso de los aceros de herramientas aleados, tampoco suelen ser calentados casi nunca a austenización completa ni en el temple, ni en el recocido.

Teóricamente como preparación de la microestructura para el TEMPLE, a estos aceros tampoco se les suele hacer NORMALIZADO, obteniendo mejores propiedades mecánicas, si conseguimos pequeños granos de CEMENTITA redondeada (CEMENTITA GLOBULAR) antes de realizar el templado. Para ello, podemos realizar un RECOCIDO GLOBULIZACIÓN, pero para hacerlo correctamente es necesario un horno, por lo que en muchos casos se realiza un simple NORMALIZADO.

PROCESO DE TEMPLE:

PROCESO DE TEMPLE:

El proceso de calentamiento hasta la temperatura de TEMPLE es muy importante. El calentamiento debe ser lento hasta los 450-500ºC, a partir de ésta temperatura podemos aumentar la velocidad de calentamiento hasta la temperatura de temple. Si la pieza es grande, el calentamiento debe ser lo mas homogéneo posible en el exterior y en el núcleo de la pieza. Un gradiente alto de temperatura entre el exterior y el interior de la pieza provocaría grietas (que aparecerán durante o después del templado) debido a las dilataciones térmicas y los cambios de volumen que sufre el acero con las transformaciones de microestructuras.

Una vez alcanzada la temperatura de temple, nos debemos asegurar la homogeneidad de la estructura en toda nuestra pieza, todo AUSTENITA en el caso de aceros de menos de 0.77% de carbono (aceros hipoeutectódes) o AUSTENITA + CEMENTITA para los aceros de más de 0.77% de carbono (aceros hipereutectóides). Debemos dar tiempo a que los átomos de carbono se distribuyan por toda la red cristalina que forma la AUSTENITA. Como regla general, debemos sobrepasar 40ºC el punto de transformación a la AUSTENITA en los aceros hipoeutectoides (menos de 0.77% de carbono), y el tiempo de permanencia dependerá del tamaño de nuestra pieza y del tipo de acero. Los aceros aleados son mas refractarios, les cuesta mas transmitir el calor y que sus átomos se desplacen, por lo que requieren tiempos de permanencia mayores. No debemos sobrepasar la temperatura de AUSTENIZACIÓN o la estructura será mas gruesa, evitando un exceso de temperatura que hace que el tamaño de grano aumente. Si sobrecalentamos el acero, puede que nuestra herramienta tenga dureza suficiente, pero la herramienta rompe con el uso por ser quebradiza, o incluso puede romper durante el temple. Además, una estructura AUSTENITICA gruesa produce más deformaciones en el temple, mayores tensiones residuales y mayor peligro de agrietamiento. Una herramienta con grano grueso tiene mas baja dureza y menor resistencia mecánica.

El medio de enfriamiento junto con el tamaño y forma de las piezas, son factores que deciden la velocidad de enfriamiento en los tratamientos térmicos. Enfriando en agua salada muy agitada, se consiguen las mayores velocidades de enfriamiento, y enfriando las piezas en un horno, se obtienen las menores. Con enfriamientos en agua, aceite, al aire, en sales…, se consiguen velocidades intermedias. Podemos elegir el medio que mejor cumpla las condiciones de enfriamiento que necesitemos dependiendo del tipo de acero.

En el caso de piezas de gran volumen podemos realizar un TEMPLE INTERRUMPIDO. Una vez alcanzada la temperatura de temple, introducimos la pieza en agua hasta que deje de brillar (efecto de la capa de vapor que envuelve la pieza), o hasta que la pieza deja de “CANTAR”, es decir mientras produce un ruido especial característico, como un silbido. Inmediatamente que cesa el ruido se deben pasar las piezas, para terminar su enfriamiento a un baño de aceite a la temperatura ambiente donde terminará de enfriarse.

La transformación de la AUSTENITA en MARTENSITA ocurre generalmente por debajo de los 350ºC.

Cuando la velocidad de enfriamiento es muy baja aparece PERLITA GRUESA, luego PERLITA LAMINAR FINA, y cuando la velocidad de enfriamiento es mayor, aparece otro denominado SORBITA; al continuar aumentando la velocidad, aparece otro también duro, llamado TROSTITA. Independientemente de los nombres de éstas microestructuras lo mas importante es que la dureza ha ido aumentando paralelamente con los cambios de microestructura con los enfriamientos mas rápidos. Siendo máxima cuando el enfriamiento supera la velocidad crítica de temple y conseguimos una estructura MARTENSITICA.

En el NOMENCLADOR DE NUESTROS ACEROS podrás encontrar más información de las temperaturas de temple y método de enfriamiento para algunos de los aceros con los que trabajamos.

Debido a la fragilidad del Acero Templado y a las tensiones internas producidas por los cambios de volumen de la estructura martensítica, se debe realizar inmediatamente después del temple un tratamiento térmico de REVENIDO. El acero templado es muy frágil y tiene muchas tensiones internas que hay que reducir mediante un calentamiento a mas baja temperatura.

El acero después del temple queda generalmente demasiado frágil. La fragilidad del acero templado se corrige por medio del REVENIDO, que es un tratamiento que se realiza siempre después del TEMPLE y consiste en calentar el acero a una temperatura inferior a la temperatura de austenización, mantenerlo un tiempo determinado y enfriarlo al aire.

El objetivo no es eliminar los efectos del temple, sino modificarlos. Sacrificamos dureza y resistencia mecánica tras el revenido, pero AUMENTAMOS LA TENACIDAD. De esta manera aumentamos la energía de deformación antes de romperse nuestra herramienta (resistencia al impacto), DISMINUYENDO SU FRAGILIDAD. Eliminando también las tensiones internas que tienen los aceros templados tras el enfriamiento brusco.

Influencia de la temperatura de revenido de un acero de 0.4%C templado al agua a 810ºC con una dureza después del temple de 58 HRC. Observamos como vamos perdiendo dureza según aumentamos la temperatura de revenido. A 200ºC obtenemos una dureza de 54 HRC y con un revenido a 300ºC obtenemos una dureza de 50 HRC.

Una vez templado el acero y enfriado, conviene realizar el revenido cuanto antes. Dependiendo de la aleación, del método de enfriamiento, de la geometría y del tamaño de la herramienta, nos pueden aparecer grietas durante el temple, o incluso muchas horas después. Por lo tanto, trataremos de revenir nuestra herramienta después del temple, calentando la pieza que debe estar limpia y pulida para poder ver bien los colores del revenido. Es conveniente mantener la pieza a la temperatura de revenido para asegurarnos de que la temperatura es homogénea en todo su volumen. No nos interesa que el núcleo quede frágil, por lo que debemos asegurarnos de que la temperatura del revenido llegue al núcleo de nuestra herramienta. Existe cierta relación entre las propiedades mecánicas obtenidas en un revenido a mayor temperatura y menos tiempo, que con más tiempo de revenido a una temperatura más baja.

Los herreros antiguos realizaban el revenido en la fragua. Ahora, si lo deseamos, también podemos realizarlo en un horno. Personalmente, prefiero el revenido en la fragua, aunque está claro que con el horno podemos conseguir mayor precisión en los tratamientos térmicos, pero perdemos el conocimiento práctico que nos han transmitido nuestros maestros.

¿A QUÉ TEMPERATURA DEBO REVENIR MI HERRAMIENTA?

La temperatura de revenido, ya sea para herramientas de trabajo del metal, la madera, la piedra o cualquier tipo de herramienta de corte, depende de las propiedades mecánicas que deseemos obtener, del tipo de herramienta y uso, de su geometría y, por supuesto, del acero escogido.

Los factores que influyen en la cualidad del revenido son la temperatura y el tiempo. La velocidad de enfriamiento no influye en absoluto.

En el siguiente listado podemos ver la temperatura de revenido de algunas herramientas recomendadas por otros autores, muy interesantes como referencia. Lo más importante es conocer el acero con el que trabajamos, realizar algunas pruebas de temple y revenido, y sobre todo probar las herramientas, para determinar si las propiedades mecánicas obtenidas son las que se requieren para un determinado tipo de trabajo.

Podemos clasificar las herramientas y sus temperaturas de revenido en tres grupos:

1.- Herramientas de corte fino y duro que no actúen por choque. Las temperaturas están comprendidas entre los 220 y los 255°C, que corresponden a los colores amarillo claro (220-230°C), paja oscuro (240°C) y marrón amarillento (255°C). Este revenido disminuye muy poco la dureza y fragilidad.

2.- Herramientas cortantes que deban trabajar al choque o estén sometidas a impacto, recibir golpes o torsiones. Sus temperaturas están comprendidas entre los 265 y los 285°C, correspondiendo a los colores marrón rojizo (265°C), púrpura (275°C) y violeta (285°C).

3.- Herramientas de filo menos duro que deban ser muy tenaces. Las temperaturas están comprendidas entre los 295°C correspondiente al azul oscuro o aciano, el azul claro a 315°C y el gris azul grisáceo a los 330°C.

LOS COLORES DEL REVENIDO

Si la pieza está llena de óxido después del forjado y del temple, no podremos ver los colores del revenido. Una vez templada, es necesario realizar una limpieza mediante piedra de esmeril, lija o lima; cuanto más pulida esté la superficie, mejor podremos ver los colores del revenido. Los colores que apreciamos durante el revenido se deben al espesor de la capa de oxidación del material pulido. Si enfriamos la pieza, los colores del revenido se mantienen hasta que se vuelva a calentar la pieza.

Llamamos recocido al tratamiento térmico cuyo objetivo principal es el ablandamiento del acero. Existen diferentes tipos de recocidos, en los que también se desea regenerar la estructura o eliminar tensiones internas.

Consisten en calentamientos a temperaturas adecuadas, seguidos generalmente de enfriamientos lentos. Las diferentes clases de recocidos que se emplean en la industria se pueden clasificar en tres grupos:

Recocidos de austenización completa, subcríticos y recocidos de austenización incompleta.

1.- RECOCIDO DE AUSTENIZACIÓN COMPLETA O DE REGENERACIÓN:

En este caso el calentamiento se hace a una temperatura ligeramente mas elevada que la critica superior (nos aseguramos la austenización completa de su estructura) y luego el material se enfría muy lentamente. Sirve para ablandar el acero y regenerar su estructura.2.1.- RECOCIDO SUBCRÍTICO DE ABLANDAM

2.- RECOCIDO SUBCRÍTICO:

El calentamiento se hace por debajo de la temperatura crítica inferior (antes de que comience la austenización del acero), no teniendo tanta importancia como en el caso anterior la velocidad de enfriamiento, pudiendo incluso enfriarse el acero al aire sin que se endurezca. Por medio de este tratamiento se eliminan tensiones del material y aumenta su ductibilidad.

Podemos distinguir tres clases de recocidos subcríticos:

Su objetivo es ablandar el acero por un procedimiento rápido y económico. Con este tratamiento no conseguimos las menores durezas, pero en muchos casos puede ser suficientes para mecanizar perfectamente el acero. El proceso consiste en calentar el acero hasta una temperatura, que siendo inferior a la critica (por debajo del punto de austenización), sea lo mas elevada posible y luego enfriar al aire.

Si deseamos realizar un recocido rápido para ablandar en poco tiempo un acero de herramientas (de 0.50% a 1.40%C) y de baja aleación, pero sin tener gran interés en que la durea que se obtenga sea la minima que se puede alcanzar, se puede realizar un recocido subcrítico a 680ºC y enfriar luego al aire.

En algunos aceros de herramientas y aceros de construcción de alta aleación, después de este tratamiento, suelen ser algunas veces demasiado elevadas para el mecanizado.

   2.2.- RECOCIDO SUBCRÍTICO CONTRA ACRITUD:

Se efectúa a temperaturas de 550º A 650ºC, y tiene por objeto, principalmente aumentar la ductibilidad de los aceros de poco contenido de carbono (menos del 0.40%C) estirados en frío. Con el calentamiento a esa temperatura la cristalización alargada de la ferrita se va transformando en nuevos cristales poliédricos mas dúctiles que los primeros, que permiten estirar o laminar nuevamente el material sin dificultad. El enfriamiento se suele hacer al aire.

Podemos realizar éste tratamiento cuando trabajamos la chapa en frío y se va endureciendo por acritud. 

   2.3.- RECOCIDO SUBCRÍTICO GLOBULAR:

En ocasiones para obtener en los aceros al carbono y de baja aleación una estructura globular de muy baja dureza, en cierto modo parecida a la que se obtiene en el recocido globular de austenización incompleta, se les somete a los aceros a un calentamiento a temperaturas inferiores pero muy próximas a la critica, debiendo luego enfriarse el acero lentamente en el horno.

3.- RECOCIDO DE ASUTENIZACIÓN INCOMPLETA (GLOBULIZACIÓN):

Son tratamientos que se suelen dar a los aceros al carbono (0.50% – 1.40% de carbono) o aleados, para ablandarlos y mejorar su maquinabiliadad. Consiste en calentamientos prolongados a temperaturas intermedias entre la critica superior e inferior, seguidos siempre de un enfriamiento lento. El fin que se consigue es el de obtener la menor dureza posible y una estructura microscópica favorable para el mecanizado de las piezas.

A veces se hace el recocido empleando un ciclo oscilante de temperaturas superiores y otras inferiores al punto de inicio de la transformación de la austenita, denominándose recocido globular oscilante. Otras veces se emplean temperaturas ligeramente superiores al punto del comienzo de la asutenización, lo denominamos recocido globular de asutenizacion incompleta.

Podemos realizar éste tratamiento para la globulización de la cementita, mejorando la tenacidad de nuestras herramientas después del temple y sobre todo menos deformaciones durante el temple, con lo que el riesgo de aparición de grietas se reduce. Calentamos a herramienta a 780ºC entre 1-6 horas, el enfriamiento hasta los 600ºC debe ser muy lento, del orden de 20ºC/hora. A partir de los 600ºC podemos enfriarla al aire. En los aceros de menos de 0.80%C es mas difícil obtener estructuras globulares.

Se deben tomar medidas para reducir la descarburización del acero al carbono de herramientas, cuidando la naturaleza de la atmósfera del horno. En el recocido debemos controlar la atmosfera, que debe ser ligeramente reductora. Se recomienda recocer en cajas cerradas llenas con carbón vegetal bien seco o virutas de fundición.

Cuando se desean obtener durezas muy bajas podemos realizar un DOBLE RECOCIDO, primero uno de regeneración y luego uno subcrítico.