Explicación de los diferentes medios para enfriar el metal

El enfriamiento del metal es una de las etapas críticas del tratamiento térmico de una pieza metálica porque es durante ese proceso cuando se fija la dureza añadida.

Cómo enfriar el acero

El proceso es relativamente sencillo: Calentar un metal y luego enfriarlo rápidamente para endurecerlo. Pero en términos de la química implicada, el proceso es complejo y abundan las compensaciones, ya que los metalúrgicos deben decidir qué medio y método lograrán las cualidades especificadas.

Gravedad de los enfriamientos

La severidad de un enfriamiento se refiere a la rapidez con la que se puede extraer el calor de una pieza. Los diferentes medios de enfriamiento tienen diferentes grados de severidad.

Los cáusticos son los más severos, seguidos de los aceites, las sales y, por último, los gases.

La composición de las piezas metálicas y la dureza especificada que debe alcanzarse dictan qué medio se utiliza. Por lo general, las piezas de baja templabilidad fabricadas con acero al carbono y acero de baja aleación requieren un temple más severo para alcanzar la dureza especificada. Los aceros de alta aleación, que son mucho más endurecibles, se templan mejor en medios menos severos.

Cáusticos

Los enfriamientos más severos se realizan con agua, salmueras y sodas cáusticas. Aunque estos agentes de enfriamiento pueden extraer el calor de las piezas más rápidamente que otros medios de enfriamiento, más rápido no siempre es mejor.

El enfriamiento en cáusticos disipa el calor tan rápidamente que las piezas metálicas corren el riesgo de agrietarse y deformarse debido a la drástica variación de temperatura entre la superficie de la pieza y su núcleo. Además, los trabajadores deben tomar precauciones especiales al utilizar materiales cáusticos porque son perjudiciales cuando se inhalan o se exponen a la piel y los ojos.

Aceites

El aceite es el más popular porque es relativamente severo pero con un menor riesgo de agrietamiento y deformación. Además, una amplia gama de piezas se templa bien en aceites porque la composición química y la temperatura de un aceite de temple pueden ajustarse para adaptarse a los resultados finales deseados.

Por ejemplo, si un metalúrgico determina que las propiedades finales de una pieza requieren un enfriamiento más rápido, se utilizan aceites "rápidos". Estos aceites están formulados para prolongar el tiempo durante el cual se produce la mayor velocidad de enfriamiento. El enfriamiento en aceites rápidos es el más adecuado para los aceros de bajo carbono y las piezas de baja aleación.

Por el contrario, a veces es necesario ralentizar el enfriamiento. Los aceites calientes -que se mantienen a temperaturas más altas- enfrían las superficies metálicas, pero no tan rápidamente como para que la temperatura del núcleo de una pieza y la de la superficie difieran demasiado. Las piezas de alta aleación con diseños complejos se enfrían bien en aceites calientes, ya que el método reduce el riesgo de deformación y agrietamiento asociado a las diferencias de temperatura entre la superficie y el núcleo. El enfriamiento en aceite caliente es un proceso más lento que el enfriamiento en aceite rápido.

Dado que el aceite es inflamable, los trabajadores deben conocer el punto de inflamación del aceite en uso, así como el peso de la carga y la superficie de los productos en la carga de trabajo para evitar incendios durante el enfriamiento.

Sal fundida

Enfriamiento de piezas metálicas en sal fundida (también llamado baños de sal) viene con una reducción adicional riesgo de deformación o agrietamiento de las piezas porque están más calientes que los aceites calientes. Esto significa que el enfriamiento es más controlado y uniforme en comparación con los enfriamientos más rápidos y severos.

Cuanto más caliente sea el temple, menos severo será el enfriamiento. Cuanto menos severo sea el enfriamiento, menor será el riesgo de distorsión.

Las diferentes mezclas de sales tienen diferentes puntos de fusión y rangos de trabajo, lo que ofrece una mayor versatilidad como opción de enfriamiento. Como las sales no son inflamables, no suponen ningún riesgo de incendio.

En el otro extremo del espectro, algunas mezclas de sales tienen puntos de fusión y rangos de trabajo elevados y pueden utilizarse para calentar piezas.

Los baños de sal son una solución duradera para el tratamiento térmico y el enfriamiento, siempre que se mantengan adecuadamente. Esto incluye garantizar la eliminación periódica de los óxidos de las sales de alto calor y la eliminación de las sales de alto calor que contaminan las sales de enfriamiento en las líneas de sal a sal.

Gas

Enfriamiento del metal mediante gas en hornos de vacío se ha vuelto más popular para las piezas que requieren alta dureza y acabados específicos con un riesgo de distorsión significativamente reducido.
En el enfriamiento por gas, las piezas se sellan en una cámara de vacío antes de ser sometidas a un chorro de gases. La velocidad de enfriamiento de una pieza puede controlarse con precisión ajustando la presión y la velocidad a la que se suministra el gas. Además, debido a que el enfriamiento por gas se produce en cámaras de vacío, las piezas salen mucho más limpias en comparación con otros medios de enfriamiento.

El nitrógeno es el gas de enfriamiento más popular debido a su masa atómica relativamente baja, su amplia disponibilidad y su bajo coste. El helio y el argón también se utilizan en el temple por gas. Las calidades de acabado especificadas determinan los gases de temple que deben utilizarse.

Los aceros para herramientas de alta aleación y las turbinas de los motores a reacción son ejemplos comunes de piezas que suelen templarse en gas.

Diligencia en el tratamiento térmico

Dado que el enfriamiento y el proceso de tratamiento térmico son tan importantes para la producción de piezas metálicas fuertes y duraderas, vale la pena ser diligente al elegir un proveedor de tratamiento térmico.

La experiencia en el tratamiento térmico y equipo disponibles en Paulo garantizan que sus piezas cumplan las especificaciones y se mantengan fuertes y útiles durante más tiempo. Háganoslo saber cómo podemos ayudarle con su próximo trabajo de tratamiento térmico, y vea la guía que aparece a continuación para saber más sobre el papel del enfriamiento en el tratamiento térmico.