Tratamientos Térmicos del Acero: Temple, Tipos y Factores Determinantes

Tratamientos Térmicos en Aceros: Fundamentos y Procesos

Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento controlados aplicados a los aceros. Durante estos procesos, se busca modificar la microestructura del material y, en algunos casos específicos, también su composición química superficial mediante la adición de otros elementos. El objetivo es mejorar propiedades fundamentales como la dureza, la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la resistencia a los esfuerzos de fatiga.

Temple del Acero: Proceso y Beneficios

El temple consiste en calentar el acero hasta una temperatura superior a la de austenización, con el objeto de transformar toda la masa en austenita, seguido de un enfriamiento rápido. Este enfriamiento rápido permite que toda la austenita se transforme en martensita, impidiendo de este modo la formación de perlita y/o ferrita, que son constituyentes más blandos. Esta temperatura (Tª) de austenización es mayor para los aceros hipoeutectoides que para los hipereutectoides. Con este tratamiento se consigue mejorar diversas propiedades del acero.

Beneficios del Temple:

• Mejora de la dureza.
• Aumento de la resistencia mecánica.
• Modificación de la elasticidad.
• Alteración de las propiedades de magnetismo.
• Cambios en la resistencia eléctrica.

Tipos de Temple

Existen diversos métodos para realizar el temple, adaptados a diferentes tipos de acero y resultados deseados:

• Temple Continuo de Austenización Completa

  Se aplica a aceros hipoeutectoides. Consiste en calentar el material (compuesto por ferrita + perlita) hasta una temperatura de Ac₃ + 50 °C, seguido de un enfriamiento rápido hasta conseguir un único constituyente: la martensita.

• Temple Continuo de Austenización Incompleta

  Se aplica en aceros hipereutectoides. Implica calentar el material (compuesto por perlita + cementita) hasta Ac₁ + 50 °C. De esta forma, la ferrita de la perlita se transforma en austenita, quedando intacta la cementita proeutectoide. Con un enfriamiento a la velocidad adecuada, obtenemos una estructura de martensita + cementita.

• Temple Escalonado Martensítico (Martempering)

  Consiste en calentar la pieza de acero hasta la austenización completa y enfriarla rápidamente en un baño de sales (u otro medio adecuado) hasta una temperatura ligeramente superior a la de inicio de transformación martensítica (Ms), aproximadamente entre 200-300 °C para muchos aceros. Se mantiene la pieza a esta temperatura durante un tiempo determinado para homogeneizar la temperatura en toda la sección y evitar que la austenita sufra otro tipo de transformación no deseada (como la bainítica). Una vez que la pieza ha adquirido esta temperatura de manera uniforme, se saca del baño y se enfría (generalmente al aire) hasta la temperatura ambiente, permitiendo la transformación a martensita de forma más controlada y simultánea en toda la pieza, lo que reduce significativamente las tensiones internas y el riesgo de distorsiones o fisuras.

• Temple Superficial

  Este método consiste en aplicar un temple únicamente a la superficie de la pieza en cuestión, seguido de un enfriamiento rápido. El calentamiento selectivo de la capa superficial hasta la temperatura de austenización se puede realizar por medio de soplete (llama), por inducción eléctrica, láser o haz de electrones. Tras el calentamiento, la superficie se enfría bruscamente, logrando una capa superficial muy dura y resistente al desgaste, mientras que el núcleo de la pieza, que no alcanzó la temperatura de temple o se enfrió más lentamente, permanece con su microestructura original, generalmente más blanda y tenaz.

Factores que Influyen en el Temple

El éxito y las características resultantes del proceso de temple dependen de varios factores críticos:

• Composición del Acero

  El contenido de carbono (C) es el factor más influyente en la dureza máxima alcanzable: a mayor contenido de C (hasta cierto límite, aprox. 0.6-0.7%), mayor dureza martensítica. Otros elementos de aleación (Mn, Cr, Mo, Ni, etc.) influyen en la templabilidad (capacidad de endurecerse por temple, afectando la velocidad crítica de enfriamiento) y pueden modificar las temperaturas de transformación.

• Temperatura de Temple

  Es crucial seleccionar la temperatura de austenización adecuada. Para los aceros hipoeutectoides, será necesario calentarlos por encima de la temperatura crítica Ac₃ (generalmente Ac₃ + 30 a 50 °C) para disolver la ferrita y obtener una estructura completamente austenítica. Para los aceros hipereutectoides, se suele calentar por encima de la temperatura crítica Ac₁ (generalmente Ac₁ + 30 a 50 °C) para disolver la perlita en austenita pero reteniendo parte de la cementita proeutectoide, o bien por encima de Accm para disolución completa si se desea.

• Tiempo de Calentamiento y Mantenimiento

  El tiempo de calentamiento debe ser suficiente para que toda la sección de la pieza alcance la temperatura de austenización de manera uniforme. Una vez alcanzada, se requiere un tiempo de mantenimiento a dicha temperatura para asegurar la completa disolución de los carburos (según el tipo de temple) y la homogeneización de la austenita. Este tiempo depende del tamaño, forma de la pieza y tipo de horno.

• Velocidad de Enfriamiento

  Debe ser superior a la velocidad crítica de temple específica para el acero en cuestión. Esta velocidad crítica es la mínima necesaria para evitar la "nariz" de las curvas TTT (Tiempo-Temperatura-Transformación) o CCT (Enfriamiento-Continuo-Transformación), impidiendo así la transformación de la austenita en productos más blandos como perlita o bainita, y asegurando la formación de martensita (o bainita inferior si se busca un temple bainítico).