Dominando el Tratamiento Térmico: Endurecimiento y Revenido de Acero para Herramientas

OBJETIVO

Al completar esta unidad, deberías ser capaz de:

• Endurecer correctamente una pieza de acero para herramientas y evaluar tu trabajo.
• Revenir correctamente la pieza endurecida y evaluar tu trabajo.
• Describir los procedimientos adecuados de tratamiento térmico para otros aceros para herramientas.

SEGURIDAD

Los siguientes procedimientos se sugieren para una operación segura de tratamiento térmico:

1. Usa ropa protectora resistente al calor, guantes, gafas de seguridad y careta para evitar exposición a aceites calientes, que pueden quemar la piel.
2. Antes de encender el horno, verifica que interruptores de aire, ventiladores, válvulas de cierre automático y otras precauciones estén en su lugar.
3. Asegúrate de que haya suficiente refrigerante para el trabajo. El refrigerante absorbe el calor del metal al enfriarse, pero si es insuficiente, el metal no se enfriará a la velocidad óptima.
4. Verifica que haya ventilación suficiente en las áreas de temple para mantener niveles deseados de niebla de aceite.
5. Al encender el horno, obedece las instrucciones del fabricante.
6. Durante el encendido de un horno de aceite o gas, NO te pongas directamente frente a él.
7. Asegúrate de que el aceite de temple no esté contaminado con agua. Las explosiones pueden resultar de la humedad en contacto con el aceite.
8. Antes de sacar materiales del pote de cementación líquida, verifica que las tenazas no estén mojadas y sean las correctas.
9. Asegúrate de que un fungicida o inhibidor bacteriano adecuado se haya mezclado en el líquido de temple.
10. Cuando los tanques de temple no se usen, mantenlos siempre tapados.
11. Usa absorbente no inflamable para limpiar fugas y derrames de aceite. Hazlo inmediatamente.
12. Si es posible, mantén herramientas, cestas, utillajes y áreas de trabajo libres de contaminación por aceite.
13. Antes de pausas y antes de pasar a la siguiente tarea, lávate las manos a fondo.
14. Si se muestra o sospecha algún problema cutáneo, informa a tu instructor y busca ayuda médica.
15. Los humos del baño de sal de cementación fundida no deben inhalarse, porque el monóxido de carbono es producto del proceso.
16. Asegúrate de que haya buena ventilación en el área de trabajo.
17. Esté atento a contaminación por piezas de metal cementado.
18. No lleves ropa o equipo empapados en aceite a áreas con comida o bebida.
19. No lleves comida o bebida donde se usen o almacenen aceites.

PROCEDIMIENTO

Lo primero que hay que saber al tratar térmicamente un acero es su temperatura de endurecimiento. Muchos aceros, especialmente los aceros para herramientas comunes, tienen un rango de temperatura bien establecido. El O-1 tiene una temperatura de endurecimiento de 1450–1500 °F.

Para iniciar el proceso:

1. Seguridad primero. Las temperaturas son muy altas. Vístete adecuadamente y mantén limpia el área alrededor del horno para evitar resbalones. También precalienta las tenazas antes de agarrar la pieza caliente.
2. Precalienta el horno a 1200 °F.
3. Cuando el horno alcance 1200 °F, coloca la pieza en el centro para asegurar calentamiento uniforme. Cierra y espera.
4. Calienta la pieza a 1500 °F. Al alcanzar esta temperatura, inicia inmediatamente el tiempo de permanencia (soak) de 15 minutos a 1 hora (el tiempo varía según el espesor del acero).

Tabla 1: Tiempo Aproximado de Permanencia para Endurecimiento, Recocido y Normalizado de Acero

Espesor del Metal (pulg)	Tiempo de calentamiento a temperatura requerida (hr)	Tiempo de permanencia (hr)
hasta 1/8	.06 a .12	.12 a .25
1/8 a 1/4	.12 a .25	.12 a .25
1/4 a 1/2	.25 a .50	.25 a .50
1/2 a 3/4	.50 a .75	.25 a .50
3/4 a 1	.75 a 1.25	.50 a .75
1 a 2	1.25 a 1.75	.50 a .75
2 a 3	1.75 a 2.25	.75 a 1.0
3 a 4	2.25 a 2.75	1 a 1.25
4 a 5	2.75 a 3.50	1 a 1.25
5 a 8	3.50 a 3.75	1 a 1.50

El tiempo de permanencia (soak time) es el tiempo que el acero se mantiene a la temperatura deseada (en este caso 1500 °F).

5. Cuando el tiempo de permanencia termine, retira rápidamente pero con cuidado la pieza con tenazas. Sumérgela en un tanque de aceite para temple. Mueve la pieza tanto como sea posible mientras se templa.
6. Una vez que la pieza se haya templado a unos 125 °F, inicia el revenido. Colócala en el horno a 375 °F. Deja en permanencia 2 horas, luego retira y deja enfriar a temperatura ambiente. La pieza debería tener ahora una dureza aproximada de 60 RC.

Austenitizar y Enfriar al Aire (Normalizado)

1. Este tratamiento suele hacerlo el fabricante, resultando en la condición "tal como recibido". Para alcanzar este estado, se hace un proceso llamado normalizado (historial térmico). El normalizado de acero 1045 suele consistir en:
   1. Austenitizar: Coloca el acero en el horno a 1562 °F en el rango de austenita, mantenlo una hora hasta que el metal alcance su temperatura de equilibrio y estructura de solución sólida correspondiente.
   2. Enfriar al aire: Saca el acero y déjalo enfriar al aire a temperatura ambiente.

Austenitizar y Enfriar en Horno (Recocido)

1. Este proceso también se llama recocido. Durante el recocido, el acero pasa por:
   1. Austenitizar: Horno a 1562 °F en rango austenita, una hora hasta equilibrio.
   2. Enfriar en horno: Enfría lentamente en el horno. Deja caer la temperatura de 1562 °F a 1292 °F en 10 horas.
   3. Enfriar al aire: Saca y deja enfriar al aire a temperatura ambiente.

Austenitizar y Temple

1. Austenitizar: Horno a 1562 °F en rango austenita, una hora hasta equilibrio.
2. Temple: Retira rápidamente el acero, sumérgelo en un recipiente grande con agua a temperatura ambiente y agita vigorosamente. Para acero 1045, se usa agua a temperatura ambiente como medio de temple.

Temple: Rápidamente retira el material del horno, sumérgelo en un gran depósito de agua a temperatura ambiente y agita vigorosamente.

Para acero 1045, el medio de temple es agua a temperatura ambiente (para otros aceros, se usan otros medios como aceite o salmuera).

Austenitizar, Temple y Revenido

1. Austenitizar: Horno a 1562 °F en rango austenita, una hora hasta equilibrio.
2. Temple: Retira rápidamente, sumerge en agua a temperatura ambiente, agita vigorosamente.
3. Revenido:
   1. Lleva el acero a la temperatura de revenido y mantenla unas 2 horas.
   2. Hay un rango de temperaturas de revenido. Para 1045 es de 392 a 932 °F.
   3. Las diferentes temperaturas producen diferentes propiedades mecánicas.
   4. Temperaturas bajas dan mayor límite elástico pero menor tenacidad y ductilidad.
   5. Temperaturas altas dan menor resistencia pero aumentan tenacidad y ductilidad.
4. Enfriar al aire: Saca el acero y deja enfriar al aire a temperatura ambiente.

EXAMEN DE LA UNIDAD

1. Enumera cinco normas de seguridad en tratamiento térmico.
2. ¿Cuál es lo primero que hay que saber al tratar térmicamente un acero?
3. ¿Cuál es el tiempo de permanencia para espesor de 1 a 2 pulgadas?
4. Explica qué es el tiempo de permanencia (soak time).
5. Después de completar el tiempo de permanencia, ¿cuál es el siguiente paso?
6. Para revenir la pieza, debe colocarse en el horno a ¿qué temperatura?
7. Explica Austenitizar y Temple.
8. ¿Qué es un enfriamiento al aire (Air-cool)?
9. Explica el Método Rockwell.
10. Explica el Ensayo de Dureza Brinell.

INFORMACIÓN DE ATRIBUCIÓN DEL CAPÍTULO

Este capítulo se derivó de las siguientes fuentes.

• Tratamiento Térmico derivado de Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels del Instituto de Tecnología de Massachusetts, CC:BY-NC-SA 4.0.
• Ecuación de Ensayo Brinell derivado de Brinell Hardness de CORE-Materials Resource Finder, CC:BY.