El endurecimiento por temple es un proceso mecánico en el que el acero y las aleaciones de hierro fundido se fortalecen y endurecen. Estos metales consisten en metales ferrosos y aleaciones. Esto se hace calentando el material a una temperatura determinada, dependiendo del material. Esto produce un material más duro, ya sea endureciendo la superficie o endureciendo a través, variando en la velocidad a la que se enfría el material. El material a menudo se templa para reducir la fragilidad que puede aumentar a causa del proceso de endurecimiento por enfriamiento. Los elementos que se pueden apagar incluyen engranajes, ejes y bloques de desgaste.

Intencionaleditar

Antes del endurecimiento, los aceros fundidos y el hierro tienen una estructura de grano perlado uniforme y laminar (o en capas). Esta es una mezcla de ferrita y cementita formada cuando se fabrica acero o hierro fundido y se enfría a un ritmo lento. La perlita no es un material ideal para muchas aplicaciones comunes de aleaciones de acero, ya que es bastante suave. Al calentar la perlita más allá de su temperatura de transición eutectoide de 727 °C y luego enfriarse rápidamente, parte de la estructura cristalina del material se puede transformar en una estructura mucho más dura conocida como martensita. Los aceros con esta estructura martensítica se utilizan a menudo en aplicaciones en las que la pieza de trabajo debe ser altamente resistente a la deformación, como el borde de corte de las cuchillas. Esto es muy eficiente.

ProcessEdit

El proceso de enfriamiento es una progresión, que comienza con el calentamiento de la muestra. La mayoría de los materiales se calientan entre 815 y 900 °C (1.500 a 1.650 °F), prestando especial atención a mantener la temperatura uniforme en toda la pieza de trabajo. Minimizar el calentamiento desigual y el sobrecalentamiento es clave para impartir las propiedades deseadas del material.

El segundo paso en el proceso de enfriamiento es remojar. Las piezas de trabajo se pueden empapar en aire (horno de aire), un baño líquido o una aspiradora. La asignación de tiempo recomendada en baños de sal o plomo es de hasta 6 minutos. Los tiempos de remojo pueden variar un poco más altos dentro de un vacío. Al igual que en la etapa de calentamiento, es importante que la temperatura en toda la muestra se mantenga lo más uniforme posible durante el remojo.

Una vez que la pieza de trabajo ha terminado de remojarse, pasa al paso de enfriamiento. Durante este paso, la pieza se sumerge en algún tipo de fluido de enfriamiento; diferentes fluidos de enfriamiento pueden tener un efecto significativo en las características finales de una pieza templada. El agua es uno de los medios de enfriamiento más eficientes donde se desea la máxima dureza, pero hay una pequeña posibilidad de que pueda causar distorsión y grietas diminutas. Cuando se puede sacrificar la dureza, a menudo se usan aceites minerales. Estos fluidos a base de aceite a menudo se oxidan y forman un lodo durante el enfriamiento, lo que reduce la eficiencia del proceso. La velocidad de enfriamiento del aceite es mucho menor que la del agua. Las velocidades intermedias entre el agua y el aceite se pueden obtener con un calmante formulado específicamente, una sustancia con una solubilidad inversa que, por lo tanto, se deposita en el objeto para reducir la velocidad de enfriamiento.

El enfriamiento también se puede lograr utilizando gases inertes, como nitrógeno y gases nobles. El nitrógeno se usa comúnmente a una presión superior a la atmosférica que alcanza los 20 bar absolutos. El helio también se utiliza porque su capacidad térmica es mayor que el nitrógeno. Alternativamente, se puede usar argón; sin embargo, su densidad requiere significativamente más energía para moverse, y su capacidad térmica es menor que las alternativas. Para minimizar la distorsión en la pieza de trabajo, las piezas de trabajo cilíndricas largas se apagan verticalmente; las piezas de trabajo planas se apagan en el borde; y las secciones gruesas deben ingresar primero al baño. Para evitar burbujas de vapor, se agita el baño.

A menudo, después del enfriamiento, una aleación de hierro o acero será excesivamente dura y quebradiza debido a una sobreabundancia de martensita. En estos casos, se realiza otra técnica de tratamiento térmico conocida como revenido en el material templado para aumentar la dureza de las aleaciones a base de hierro. El revenido generalmente se realiza después del endurecimiento, para reducir parte del exceso de dureza, y se realiza calentando el metal a una temperatura por debajo del punto crítico durante un cierto período de tiempo, y luego permitiendo que se enfríe en aire quieto.