Fundamentalmente, la temperatura para el tratamiento térmico está determinada por el material dentro del horno, no por el horno en sí. La temperatura correcta depende completamente del tipo de metal y del resultado deseado, como el endurecimiento o el ablandamiento, con procesos típicos para el acero que van desde tan solo 150 °C hasta más de 950 °C.
El principio central del tratamiento térmico es que no existe una temperatura única. La temperatura precisa es una variable crítica dictada por dos factores: la aleación específica con la que se trabaja y las propiedades mecánicas que se pretenden conseguir.
El principio fundamental: el material y el resultado dictan la temperatura
La idea errónea más común es centrarse en el equipo. El horno es simplemente la herramienta que proporciona calor controlado; el verdadero objeto del proceso es el material que se está transformando.
Por qué el horno no es el foco
Un horno está diseñado para funcionar en un amplio rango de temperaturas. Preguntar por la temperatura de tratamiento térmico de un horno es como preguntar por la temperatura de cocción de un horno: depende completamente de si se está horneando pan o asando un pollo.
La temperatura crítica es la que provoca un cambio microestructural específico dentro de la aleación metálica.
El papel de la composición del material
Diferentes metales y aleaciones se transforman a temperaturas muy diferentes. El contenido de carbono en el acero, por ejemplo, es un factor principal de sus temperaturas de tratamiento térmico.
Un acero con alto contenido de carbono utilizado para una herramienta de corte requerirá un ciclo de temperatura diferente al de un acero con bajo contenido de carbono utilizado para un soporte estructural.
El objetivo del tratamiento
El propósito del tratamiento térmico dicta el rango de temperatura. ¿Está tratando de hacer el metal más duro o más blando?
- El endurecimiento requiere calentar el metal por encima de un punto de transformación crítico.
- El templado, que reduce la fragilidad en el acero ya endurecido, ocurre a temperaturas por debajo de ese mismo punto.
Procesos comunes de tratamiento térmico y sus temperaturas
Para proporcionar un marco práctico, veamos tres procesos comunes para un acero al carbono típico. Estos son ejemplos representativos; los valores exactos requieren una hoja de datos del material.
Recocido: para ablandamiento y alivio de tensiones
El recocido se utiliza para hacer el metal lo más blando y dúctil posible, a menudo para facilitar su mecanizado. Esto requiere calentar el acero a una temperatura alta y luego enfriarlo muy lentamente.
Para muchos aceros comunes, esta temperatura está entre 815 °C y 950 °C (1500 °F a 1750 °F).
Endurecimiento (Temple): para máxima resistencia
El endurecimiento implica calentar el acero a una temperatura donde su estructura cristalina interna cambia a una fase llamada austenita, luego enfriarlo rápidamente (templado) para fijar una estructura muy dura y frágil llamada martensita.
Esta temperatura de "austenitización" suele estar entre 790 °C y 850 °C (1450 °F a 1560 °F).
Templado: para reducir la fragilidad
Una pieza recién endurecida a menudo es demasiado frágil para un uso práctico. El templado es un tratamiento secundario a baja temperatura que aumenta la tenacidad al reducir ligeramente la dureza.
La temperatura se controla con precisión y puede oscilar entre 150 °C y 650 °C (300 °F a 1200 °F), dependiendo del equilibrio deseado entre dureza y tenacidad.
Errores comunes a evitar
Lograr las propiedades correctas implica más que simplemente alcanzar una temperatura objetivo. La incomprensión del proceso completo conduce a piezas defectuosas.
La importancia del tiempo de "mantenimiento"
No basta con alcanzar la temperatura objetivo. El material debe mantenerse a esa temperatura —un proceso llamado mantenimiento— el tiempo suficiente para que toda la pieza, desde la superficie hasta el núcleo, experimente la transformación deseada.
La velocidad de enfriamiento es igual de crítica
La velocidad a la que se enfría el material después del calentamiento es tan importante como la propia temperatura de calentamiento.
Un enfriamiento rápido en agua o aceite es necesario para el endurecimiento, mientras que un enfriamiento muy lento dentro del horno es necesario para el recocido. Una velocidad de enfriamiento incorrecta anulará por completo los efectos del ciclo de calentamiento.
Nunca adivine la temperatura
Usar la temperatura incorrecta, incluso por 25-50 grados, puede arruinar una pieza. El sobrecalentamiento puede causar un crecimiento excesivo del grano, debilitando la pieza. El subcalentamiento resultará en una transformación incompleta, sin lograr la dureza deseada.
Determinación de la temperatura correcta para su aplicación
Para encontrar la temperatura adecuada, primero debe definir su material y su objetivo.
- Si su objetivo principal es ablandar el acero para facilitar el mecanizado (Recocido): Utilizará un calor alto, típicamente superior a 800 °C, seguido de un período de enfriamiento muy lento.
- Si su objetivo principal es hacer una pieza de acero lo más dura posible (Endurecimiento): Debe calentar el material a su temperatura de austenitización específica y luego enfriarlo rápidamente.
- Si su objetivo principal es endurecer una pieza ya endurecida (Templado): Utilizará una temperatura precisa y mucho más baja para equilibrar cuidadosamente la relación entre dureza y fragilidad.
Consulte siempre la hoja de datos específica del material para garantizar un tratamiento térmico preciso, seguro y exitoso.
Tabla resumen:
| Proceso | Propósito | Rango de temperatura típico (para acero) |
|---|---|---|
| Recocido | Ablandar, aliviar tensiones | 815 °C - 950 °C (1500 °F - 1750 °F) |
| Endurecimiento | Maximizar la resistencia/dureza | 790 °C - 850 °C (1450 °F - 1560 °F) |
| Templado | Reducir la fragilidad, aumentar la tenacidad | 150 °C - 650 °C (300 °F - 1200 °F) |
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