TEMPLADO Y REVENIDO [2] [3] [4] [6] [14]
6.4 MÉTODOS ESPECIALES DE TEMPLE
La discusión anterior trata de la expansión de la martensita como de la primera etapa del temple, su efecto sobre el alabeo y cambio de tamaño y su control. Ahora analizaremos la segunda etapa con más detalle donde el enfriamiento es en un rango más bajo de alrededor de 400ºF (204ºC)a la temperatura ambiente. Primero, la expansión a través de este rango resulta de una caída de temperatura, si esa caída de temperatura es diferente en diferentes partes de la pieza, la expansión también será diferente y el resultado producirá esfuerzos muy elevados. Por lo tanto las condiciones ideales en el temple son: enfriamiento rápido hasta alrededor de 450ºF (232ºC), permitiendo que ahí la herramienta iguale su temperatura y luego enfriar lentamente a través del rango de endurecimiento. Este procedimiento es perfectamente realizable en teoría, hay muchas dificultades prácticas para su aplicación actual, las cuales están más allá de las capacidades del equipo. Era buena práctica sacar la herramienta de acero del agua de enfriamiento del baño de temple cuando había alcanzado de 400º a
600ºF (204º a 316ºC) y transferirla al baño de aceite para completar el templado. La experiencia práctica ha demostrado que esto es difícil de lograr, a menos que la herramienta sea muy pequeña y de forma uniforme. Sacar la herramienta del temple, cuando todas las secciones de la herramienta están entre este reducido rango de temperaturas, causa daño al acero. Por lo tanto, la práctica más segura es templar directamente la herramienta hasta debajo de una temperatura de 200ºF (93ºC) antes de sacarla del agua o la salmuera, es preferible no enfriar totalmente.
6.4.1 Revenido diferido
Consiste en templar en baños de sales mantenidos arriba del punto Ms del acero, el cual estará de 400º a 600ºF (204º a 316ºC), dependiendo del tipo de acero que esté siendo tratado. La herramienta se mantiene en este baño hasta que la temperatura sea uniforme en toda su sección y entonces se enfría en aire. El revenido diferido en baños de sal está confinado para aceros de endurecimiento profundo, como el endurecimiento en aceite. Para aceros de endurecimiento superficial, como el acero para herramientas de temple al agua, el procedimiento de revenido diferido ha sufrido modificaciones, las herramientas se están templando en agua o en salmuera, siendo el tiempo de templado controlado por cronómetro o por regulación automática y luego transferidos al aceite o al aire a una temperatura arriba del punto Ms y dejarla enfriar. La regulación debe ser en fracciones de segundo.
Otra modificación del revenido diferido consiste en templar en un aceite especial calentado de 300º a 400ºF (149º a 204ºC). Las ventajas del revenido diferido se obtienen templando a este intervalo de temperatura bajo, se obtienen menos rupturas y alabeos que templando en aceite a la temperatura de 100ºF (38ºC).
6.4.2 Revenido austenítico y temple isotérmico
Son dos métodos de temple interrumpido adaptados principalmente para el tratamiento de partes más que de herramientas. En el revenido austenítico se templan las partes en un baño caliente a temperaturas entre 500º y 1000ºF (260º a 538ºC), y dejándolos remojar a esa temperatura hasta la transformación del acero cruzando la línea marcada en la figura 6.3 como “Fin de la transformación”.
método es asegurar una tenacidad adicional que la que se obtiene por temple y revenido para una dureza equivalente. El temple isotérmico es como el revenido diferido pero conducido a una temperatura más baja, ligeramente arriba del punto Ms del acero. La figura 6.18 muestra cómo están relacionados los procesos: (1) temple directo, (2) revenido diferido (3) revenido austenítico y (4) temple isotérmico y sus curvas “S”.
Fig. 6.18 Diagrama de los 4 métodos importantes de temple.
REVENIDO
El revenido es una parte del tratamiento térmico aplicado a una herramienta después del endurecimiento, a fin de eliminar los esfuerzos e incrementar la tenacidad. Esto provoca que la herramienta pierda algo de dureza, éste no es el propósito del revenido. El revenido se realiza a temperaturas relativamente bajas comparadas con las empleadas en el temple.
Se pueden generar enormes esfuerzos en una herramienta durante el endurecimiento. Algunas veces estos esfuerzos son mayores que la resistencia del acero endurecido y se rompen en el temple. En ocasiones pueden aproximarse al 98% de la resistencia del acero en cuyo caso la herramienta no se rompe inmediatamente, sino que llega a romperse a causa de un esfuerzo
significante. Los esfuerzos comunes son indudablemente mucho más bajos de un 98%, pero la resistencia útil de una herramienta es igual a la resistencia total del acero menos los esfuerzos internos.
Consideremos una pieza de acero para herramientas totalmente endurecida con una resistencia total de 400 000 lb/plg2 (28124 Kg/cm2). Los esfuerzos internos desfavorables son 90% de esta cantidad ó 360 000 lb/plg2, entonces la resistencia útil para hacer el trabajo es únicamente de 40 000 lb/plg2. Si por un revenido apropiado estos esfuerzos internos se pueden reducir a 200 000 lb/plg2 (14062 Kg/cm2), la resistencia útil ganada será de 200 000 libras o una ganancia de 400%.
El revenido cumple su propósito a través de una combinación de temperatura y tiempo. No es suficiente calentar un acero para herramientas endurecido, a una temperatura definida, debe mantenerse a esa temperatura por un periodo de tiempo definido.
Tiempo. El tiempo total requerido es el tiempo de calentamiento más el tiempo de remojo. Toma de 3 a 4 veces más calentar una pieza de acero a 400ºF (204ºC) que calentarla a 1500ºF (816ºC).
TABLA 6.2 Tiempo aproximado necesario para calentar varios tamaños de aceros para herramientas a 400ºF (204ºC)
(Basado en mantener el horno a la temperatura todo el tiempo)
TIEMPO REQUERIDO PARA CALENTARLA
TAMAÑO DE LA PIEZA EN HORNO AIRE
CALIENTE ATMÓSFERA QUIETA EN BAÑO DE ACEITE CALIENTE EN HORNO CON ATMÓSFERA CIRCULANTE ¾ plg diám. X 2 plg de largo Por lo menos ½ h Por lo menos ¼ h 20 min
1½ plg diám. X 3 plg de largo Por lo menos 1 h Por lo menos ½ h 40 min
3 plg diám. X 6 plg de largo Por lo menos 2 h Por lo menos 1 h 70 min
Las cantidades de tiempo en la tabla 6.2 son mínimas. La superficie en estas piezas estaba en la mejor condición para una absorción más rápida del calor. Además del tiempo consumido en los últimos 10ºF (5.5ºC) (desde 390º a 400ºF) (199º a 204ºC), habría sido necesario agregar otro 50% al tiempo.
Hay otra forma de economizar en el equipo de revenido. El horno de revenido está a 350ºF (177ºC) y una herramienta endurecida requiere un revenido a 425ºF (218ºC). Si no hay horno disponible a 425ºF (218ºC), no hay problema en poner la herramienta con las otras a 350ºF (177ºC), por una hora o dos hasta que pueda ser apropiadamente revenida a su propia temperatura [por supuesto, no se podría invertir este procedimiento, revenir primero a 425ºF (218ºC)] si sólo se desea 350ºF (177º)].
6.5 SUMARIO
El temple produce esfuerzos residuales en una pieza de acero, fuerzas que son, en ocasiones, lo suficientemente fuertes como para romper una pieza de acero endurecido cuya resistencia puede ser de cerca de 400 000 lb/plg2 (14 062 Kg/cm2). Prácticamente, el control de los esfuerzos internos en un acero para herramienta se logra de 2 maneras, primero dirigiendo el refrigerante a dónde y cuándo se necesita, por medio de soportes de temple y segundo, por la regulación de la velocidad de enfriamiento en las etapas posteriores del temple. Nunca se debe revenir algún acero para herramientas hasta que se haya enfriado después del endurecimiento, a un punto donde pueda ser manejado con las manos sin protección alguna.
Nunca permita que una herramienta se enfríe totalmente y permanezca indefinidamente sin revenir. (Un buen lugar para almacenarlas por una hora o dos es un baño caliente de aceite de temple).