02.15.17
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Artículo técnico
Una de las partes más críticas en el tratamiento térmico de una pieza metálica es el enfriamiento, o el enfriamiento rápido de la pieza para conseguir las propiedades especificadas.
Ningún medio de enfriamiento es perfecto. Cada uno tiene sus ventajas e inconvenientes, ya sea sal, aceite, gas o cáustico. En un juego de compensaciones, el aceite es el medio más popular porque ofrece la más amplia gama de beneficios a la más amplia gama de piezas.
¿Qué es el enfriamiento del aceite?
Para entender por qué el aceite es un quenchant popular, es importante entender qué ocurre en un enfriamiento.
La sucesión de calentamiento y posterior enfriamiento rápido de las piezas es una forma de conseguir una dureza añadida a una pieza que de otro modo no habría sido posible. El calentamiento provoca cambios en la estructura cristalina de la superficie de una pieza metálica; el enfriamiento rápido "congela" esos cambios y endurece la superficie.
La primera etapa de un enfriamiento se conoce como etapa de vapor. Como la pieza sumergida está mucho más caliente que el agente de enfriamiento, se forma una capa de vapor alrededor de la pieza. El enfriamiento de la pieza se produce durante esta etapa, pero se ve impedido por el vapor, que actúa como aislante.
La segunda etapa es la de ebullición, que se caracteriza por la ebullición violenta del quenchant. Las piezas se enfrían más rápidamente en esta etapa porque la temperatura de la pieza ha disminuido lo suficiente durante la etapa anterior para que el manto de vapor se disipe. Al poder entrar en contacto con la pieza sin impedimentos, el quenchant puede arrastrar la mayor parte del calor a través de la ebullición.
La tercera etapa es la etapa convectiva, durante la cual la convección y la conducción transportan aún más el calor fuera de una pieza. La convección se refiere al movimiento de un líquido debido a la tendencia de los líquidos más calientes y menos densos a ascender mientras los líquidos más fríos y densos se hunden. La conducción se refiere a la tendencia del calor a disiparse a través de una sustancia cuando hay diferencias de temperatura en el líquido. Los aceites se agitan fuertemente durante el enfriamiento, lo que les obliga a fluir hacia arriba a través de una carga de trabajo. Por esta razón, la convección natural no se produce.
¿Por qué enfriar en aceite?
El aceite es popular debido a su severidad; es decir, transfiere el calor más rápidamente en comparación con otros medios como la sal fundida o el gas. Los agentes de enfriamiento cáusticos a base de agua enfrían las piezas incluso más rápido que el aceite, pero la severidad con la que los cáusticos enfrían las piezas puede causar una distorsión significativa o incluso grietas en algunos materiales.
Además, la temperatura, la viscosidad y otras propiedades químicas de los aceites pueden ajustarse para conseguir diferentes resultados. Esta capacidad de control es útil porque significa que se pueden enfriar con aceite muchos tipos diferentes de piezas, manteniendo la eficiencia de las operaciones.
El aceite es un quenchant versátil porque las fórmulas de aceite pueden manipularse para adaptarse a diversos resultados finales previstos. Una amplia gama de materiales puede adquirir una gran variedad de propiedades cuando se utilizan los quenches de aceite.
¿De qué está hecho el aceite de temple?
Aunque hay muchos tipos de aceite que se utilizan en el enfriamiento, hay dos aceites que se utilizan habitualmente: los aceites rápidos y los aceites calientes.
Los artículos enfriados con aceites rápidos se enfrían más rápidamente. Aunque la velocidad de enfriamiento en los aceites rápidos depende de las propiedades específicas del aceite, la razón principal por la que estos aceites enfrían las piezas más rápidamente es que están formulados para reducir la duración de la etapa de vapor y ampliar la duración de la etapa de ebullición, la más rápida de las tres etapas de enfriamiento.
Las piezas de acero de bajo carbono y las aleaciones de baja templabilidad se enfrían mejor en aceites rápidos.
Los aceites calientes se mantienen a temperaturas mucho más altas y se utilizan para garantizar que la temperatura del núcleo de una pieza y la temperatura de la superficie no varíen demasiado durante el enfriamiento. Así se controla la distorsión y se reduce el riesgo de agrietamiento.
La contrapartida de los aceites calientes es que, aunque ofrecen un enfriamiento más uniforme en toda la sección transversal de la pieza, tardan más en conseguirse. Las aleaciones altamente endurecibles se enfrían mejor en los aceites calientes.
Apagar con cuidado
El enfriamiento es una cuestión de compensaciones, y aunque la química que hay detrás del enfriamiento puede ser complicada, conseguir el proceso correcto garantiza que las piezas funcionen como se han diseñado.
Los metalúrgicos de Paulo entienden las compensaciones que conlleva el método de temple y pueden ayudarle a encontrar el mejor soluciones de tratamiento térmico para sus piezas. Para saber más sobre el papel que desempeña el enfriamiento en el proceso de tratamiento térmico, descargue la siguiente guía.
