La templabilidad y la penetración del temple no son exactamente lo mismo, aunque están muy relacionadas. La templabilidad se refiere a la capacidad de un acero para transformarse en martensita durante el tratamiento térmico, especialmente durante el temple. La penetración del temple, por otro lado, es la profundidad a la cual el temple afecta la estructura del acero.

¿Cuánto penetra el temple en el acero?

Si templamos una barra de acero al carbono de 10 mm, el temple llegará al núcleo de la pieza. Podríamos medir la misma dureza de 60-65 HRC en la superficie y en el núcleo. Las características mecánicas (dureza, tenacidad y resistencia mecánica) son iguales en el interior y el exterior de nuestra pieza.

Si aumentamos el diámetro de la pieza a templar, el temple no penetra hasta el núcleo. Las propiedades mecánicas no serían las mismas, quedando el núcleo con durezas de 30-45 HRC. El núcleo no se enfría a la misma velocidad.

Esto lo podemos comprobar entallando con una piedra de esmeril o amoladora una probeta templada de bastante espesor y romperla por choque. La sujetamos en el tornillo de banco y le damos un golpe. En la fractura, observaríamos dos capas: una periférica, más dura, de grano más fino con más de 60 HRC, y otra central, más blanda, con aspecto más rugoso, de dureza inferior a 50 HRC.

Esto se debe a que los aceros tienen una velocidad crítica de temple. Esta es la velocidad mínima con la que tengo que enfriar para conseguir templar el acero. En el exterior es más fácil enfriar a la velocidad crítica; en el núcleo, depende del espesor de la pieza, ya que no se enfría a la misma velocidad el exterior que el núcleo, pudiendo quedar sin templar. O lo que es lo mismo, para poder templar hasta el núcleo, tengo que enfriar más rápido (a una velocidad mucho mayor), con un medio de enfriamiento más agresivo o incluso con una agitación más violenta.

Un acero con alta templabilidad puede endurecerse fácilmente con un enfriamiento moderado, mientras que un acero con baja templabilidad necesita un enfriamiento más rápido para lograr el mismo nivel de dureza.

¿Qué aumenta la templabilidad del acero?

La composición:

En la Revolución Industrial, el tamaño de las máquinas se iba escalando. La industria requería piezas más grandes, pero tras el tratamiento térmico, las propiedades mecánicas no eran homogéneas. Hasta la fecha, los muelles y resortes eran de aceros al carbono, que era el acero que existía. Para realizar un muelle de la suspensión de una locomotora, se dieron cuenta de que después de templar, el muelle no mantenía sus características mecánicas como la tenacidad y resistencia mecánica, al no estar templado el núcleo. Entonces fue cuando se empezó a añadir elementos de aleación que aumentaran la templabilidad del acero, consiguiendo templar hasta el núcleo las piezas que así lo requerían.

Elementos como el cromo, el manganeso, el molibdeno, el níquel e incluso el carbono, aumentan la penetración del temple.

Enfriando en el mismo medio un acero al carbono y un acero aleado, el temple penetra más en el acero aleado. Esto me permite templar en un medio menos agresivo, ya sea aceite o incluso aire, y conseguir templar en la superficie. En aceros de alta aleación, incluso al aire, podríamos templar hasta el interior.

Realmente, el efecto de los elementos de aleación es desplazar la curva de la “S” hacia la izquierda o hacia la derecha, aumentando o disminuyendo la velocidad crítica de temple, respectivamente.

La falta de templabilidad del acero al carbono, que puede parecer tener inconvenientes, es en algunos casos ventajosa. Esa falta de dureza en el núcleo va unida a una tenacidad mayor. El uso de estos aceros es, en muchos casos, recomendable en herramientas, aprovechando su dureza en el exterior y su tenacidad en el interior.

 La templabilidad no solo depende de los elementos de aleación, también de su porcentaje. 

El carbono aumenta la templabilidad y cuanto más carbono, más despacio puedo enfriar.

El tamaño de grano:

El tamaño de grano fino va acompañado de menos penetración de temple y los aceros de grano grueso suelen ser de gran penetración, lo que podría resultar en grietas durante el proceso de templado.