Tema: PEDIDO DE AUXILIO

ESTOY TRATANDO DE ARRANCAR CON MI PRIMER HOJA DE CUCHILLO, TENGO PENSADO HACERLA DE ELASTICOS DE CAMION O CON LINGA DE ACERO YA QUE ME GUSTARON MUCHO LOS TRABAJOS QUE VI EN EL FORO, ALGUIEN PUEDE ORIENTARME MAS O MENOS CON EL PROCESO Y TEMPERATURAS, NO DISPONGO DE ELEMENTOS DE MEDICION PERO SE QUE POR EL COLOR SE PUEDE ESTIMAR LAS TEMPERATURAS DE TRABAJO, TAMBIEN ME GUSTARIA SABER ALGO SOBRE EL TEMPLADO O TRATAMIENTO TERMICO FINAL DE LA HOJA, MUCHAS GRACIAS A QUIEN PUEDA ILUMINAR A ESTE PRINCIPIANTE.

Bueno, de principiante a principiante:yo tampoco tengo forma para medir temperaturas, ni muchas herramientas, ya que para mi esto es , por desgracia, solamente una afición y apenas puedo invertir, pero con voluntad se pueden ir haciendo cositas.
Lo primero que necesitas es una fuente de calor, es muy sencillo de construir, basta con una cuna o base de ladrillo refractario donde poner el carbón y un tubo agugereado que le meta aire al carbón desde abajo, insertado en la base de ladrillos.Con un secador de pelo o extractor de cocina ya tienes fuelle.
Como yunque te valeun buen pedazo de metal (una viga de hierro o un trozo de raíl de tren .
Para templar te bastará con un cubo de metal relleno de acete usado de coche.
Proveete de limas de todas las clases, formas y medidas que te sea posible, y lo mismo con martillos.

Te mando fotos, la primera es un boceto de puño y letra de Don Miguel que todavía conservo..Lo que te he explicado es lo más básico, pues yo tambien soy novato, pero de igual manera que me han ayudado a mi en este foro, te intento ayudar a ti.De todas formas espero que los profesionales del foro te orienten porque lo vav a hacer bastante mejor que yo.

Un abrazo.

Germán.

Esto es un extracto de información que anda por mi PC (no lo he escrito yo), espero que sea más o menos entendible y te sirva de ayuda.

Un abrazo.

Germán



CAPITULO I
PRINCIPIOS BASICOS DEL ENDURECIMIENTO POR TEMPLE DEL ACERO

El acero, con la excepción de algunos tipos especiales, puede ser endurecido por calentamiento a temperatura elevada y rápido enfriamiento posterior. Vuelve a su estado blando si se enfría lentamente. Es cierto que cada acero requiere su temperatura particular de calentamiento para temple, pero las experiencias indicadas en este capítulo muestran que, la temperatura para conseguir el máximo de endurecimiento es afectada, de manera regular, por el contenido de carbono en el acero. En los ensayos aquí presentados se estudia el comportamiento de cuatro aceros al enfriamiento rápido, empezando a temperaturas moderadas y continuando con otras progresivamente más elevadas hasta que los aceros están endurecidos íntegramente; para cada temperatura se observan el cambio en dureza y también las variaciones estructurales que simultáneamente se producen en el acero. Se observa que la temperatura más baja de temple, para que se produzca endurecimiento, es aproximadamente la misma en los cuatro aceros (que contienen de 0.13 a 1.09 por 100 de carbono), pero que la temperatura para alcanzar el endurecimiento máximo varía regularmente con el contenido de carbono en el acero. Esto da lugar a la construcción de un diagrama hierro - carbono sencillo, pero muy útil.

Este libro hace referencia al tratamiento térmico del acero. ¿Qué significa esto? Significa que discutiremos lo que sucede cuando el acero se calienta desde la temperatura ambiente, hasta que está al rojo y entonces es nuevamente enfriado con rapidez o lentamente, hasta la temperatura ambiente.
A consecuencia de este tratamiento sucede que el acero puede resultar ser más duro o más blando que antes, o más tenaz, o más resistente. todo depende precisamente de cómo se haya realizado el tratamiento y también de la naturaleza del acero que ha sido tratado.
El efecto del tratamiento térmico sobre el acero puede ser verdadero grande. Una pieza de acero es capaz de ser tan dura como para que pueda emplearse como herramienta de corte, y un sencillo tratamiento la volverá tan blanda que podrá ser mecanizada. Igualmente, una pieza de acero, lo bastante blanda para ser mecanizada en la forma deseada, puede endurecerse hasta resistir al desgaste en condiciones severas de servicio. Esta versatilidad explica la importancia que se da en la industria a las operaciones de tratamiento térmico. El tratamiento térmico industrial se realiza, la mayoría de las veces, para conseguir endurecer el acero, o hacerlo blando o tenaz. Podemos ilustrar esto con algunos ejemplos: una herramienta para corte ha sido forjada y mecanizada, dándole forma, y se desea endurecerla hasta que sea apta para el corte; o un engranaje forjado es demasiado duro y necesitamos ablandarlo para mecanizarlo; o una pieza de una máquina se ha roto por causa de fragilidad y se desea dar a la pieza que la reemplace un tratamiento diferente para que sea más tenaz. Estas son las características que se mejoran por tratamiento térmico.
¿Pero, qué es el tratamiento térmico y qué cambios puede implicar su empleo? Recordemos, ante todo, que el acero tiene esta importante característica que acabamos de mencionar: sus propiedades pueden cambiarse por calentamiento y subsiguiente enfriamiento. A menudo, la velocidad de enfriamiento es importante, pero otras veces no. Los aceros de por sí son parte importante de ello, no todos se comportan igualmente: Tienen distintas composiciones químicas y estas diferencias de composición producen variaciones no sólo en sus propiedades, sino también en las respuestas al tratamiento térmico. Por ejemplo, un acero con 1% de carbono, en estado blando, puede tener una dureza algo mayor que la de un acero de 0.35% de carbono en igual estado, pero el acero con 1% de carbono cuando se endurece al máximo por tratamiento térmico, desarrolla una dureza mucho mayor que la conseguida por tratamiento en el acero con sólo 0.35% de carbono. Por otra parte, el acero con 1% de carbono es mucho más frágil. Todo esto significa que las propiedades que una pieza de acero están influenciadas por su composición y por el tratamiento térmico que ha sufrido. La composición afecta a la dureza y a la tenacidad y lo mismo ocurre con el tratamiento térmico. El tratamiento térmico y la composición pueden ser elegidos apropiadamente para armonizar uno con otro.
Esto puede empezar a parecer complicado; en principio lo es un poco, pero sólo hemos hablado realmente del hecho de que podemos dar a los aceros una variedad de propiedades. No hemos mencionado aún los cambios producidos en el acero, las variaciones estructurales originadas por el tratamiento térmico, las modificaciones que hacen que un acero sea blando una vez y duro otra. Cuando se comprenden estos cambios, se simplifica el conjunto de la situación. Además, se llega más fácilmente a esta comprensión con el uso del microscopio. Es cierto que no podemos hacer en forma conveniente observaciones microscópicas durante el calentamiento y el enfriamiento del acero, es decir, cuando está caliente. Las observaciones actuales se hacen a temperatura ambiente. Por elección de probetas y tratándolas convenientemente podemos obtener toda la información que necesitemos.
Nuestro plan, por consiguiente, es considerar simultáneamente los distintos aspectos del tratamiento térmico. Primero, los detalles precisos del tratamiento térmico; después, los cambios en las propiedades mecánicas producidos por el tratamiento y, finalmente, los cambios en la misma constitución del acero que está sufriendo el tratamiento térmico y que es la razón fundamental para que haya variaciones en las propiedades mecánicas. Por "constitución" entendemos en este caso estructura.
Elijamos un ejemplo adecuado y sigamos el plan mencionado, describiendo el tratamiento térmico, señalando los cambios simultáneos e las propiedades mecánicas y observando las variaciones en la estructura microscópica.
Elegimos un trozo pequeño de acero no aleado con 0.43% de carbono de la composición siguiente:



Carbono Manganeso Fósforo Azufre Silicio
0.43% 0.78% 0.017% 0.028% 0.22%

Este trozo de acero, inicialmente blando, puede endurecerse por tratamiento térmico conveniente; este tratamiento térmico consiste en calentar el acero hasta unos 815ºC y enfriar entonces muy rápidamente (temple) por inmersión agua. Surgen entonces una serie de preguntas: ¿Porqué a 815ºC? ¿En que cuantía se ha endurecido? ¿Qué ocurriría si fuera enfriado lentamente? Contestaremos a todas estas preguntas una por una.
Consideremos el acero en estado no tratado. Decimos que queremos endurecerlo; por ello, tomaremos las precauciones precisas para medir su dureza antes y después del tratamiento térmico, de manera que se pueda detectar la cuantía de la variación. Por conveniencia con nuestras probetas, de pequeñas dimensiones, utilizaremos para este propósito el ensayo de dureza Rockwell. Utilizando este ensayo encontramos que la dureza es 10 Rockwell (10 Rc) en el estado actual, sin tratar. Después de esto, y como se ha previsto seguir los cambios en la estructura microscópica, hemos observado su apariencia presente. Se observa entonces, en la figura 1, a 100 aumentos, la estructura del acero sin endurecer y, e la figura 2, con ampliación superior, 1000 aumentos. Los detalles de los cambios estructurales son perceptibles con más claridad a mayores aumentos.
¿Qué cambios se produce en el acero si en lugar de llegar hasta 815ºC interrumpimos el calentamiento a 425ºC y se enfría rápidamente desde esta temperatura? Nada ocurre. ¿Y si lo llevamos hasta 650ºC, que ocurrirá después del enfriamiento brusco? Otra vez, prácticamente nada. Una pieza de este acero enfriada bruscamente desde unos 650ºC tiene una dureza que no es superior a las 10 Rc y su estructura es igual que la mostrada en las figuras 1 y 2. La dureza es la misma que tenía anteriormente y la estructura es también igual.
Pero vamos a calentar el acero a temperatura algo más elevada, en este caso a unos 715ºC, y entonces lo templamos. Si medimos nuevamente la dureza, encontraremos que se ha elevado desde 10 hasta 19 Rc. Si se observa la estructura, en la figura 3, se nota un cambio. En la figura 2 se pone de manifiesto que el acero no tratado (en estado blando) muestra solamente áreas de un constituyente oscuro, marcado P, y de otro claro, marcado F. Pero ahora, cuando el acero ha alcanzado una dureza de 19 Rc, observamos el comienzo de una variación en las áreas oscuras, marcadas P. Pequeñas zonas de ellas han cambiado a un nuevo constituyente ligeramente coloreado.
Las áreas del nuevo constituyente micrográfico, originado por calentamiento hasta 715ºC y temple, son marcadas M para indicar al constituyente duro, martensita, e la figura 3.
Los constituyentes revelados por el microscopio, que corresponden a estructuras del acero en distintos estados, han sido reconocidos, estudiados y denominados hace tiempo. Será conveniente y útil referirnos a ellos por su nombre en el estudio sobre los principios del tratamiento térmico. Por consiguiente, conviene estar familiarizados con las cinco palabras siguientes, cuyo significado se aclarará cuando se presente la ocasión.
FERRITA: de ferrum, la palabra latina para el hierro.
PERLITA: así llamada a causa de su apariencia ocasional iridiscente o perlada, en estado de pulido y ataque.
MARTENSITA: denominada por A. Martens, pionero de la metalografía.
AUSTENITA: denominada por W. S. Austen, pionero de la metalografía.
BAINITA, un constituyente reconocido más recientemente y relativamente poco común, denominado por E. C. Bain, su descubridor.

En la observación de las estructuras hemos encontrados ferrita, perlita y, en la última probeta, también martensita. El constituyente ferrita, marcado F, es el elemento hierro como sugiere su nombre, al cual, como ocurre en el acero, pueden incorporarse en forma de solución sólida pequeñas cantidades de alguno de los otros elementos que, presentes en el mineral, han sido reducidos simultáneamente con el hierro, o bien añadidos intencionalmente con el hierro como aleantes al acero fundido.
La ferrita es blanda, solamente un poco más dura que el cobre. Para comprender al componente de apariencia oscura, marcado P, perlita, debemos considerar el estado del elemento aleante más significativo, el carbono y su presencia en el acero. El carbono no se encuentra normalmente en estado elemental en la mayoría de los aceros, ni está disuelto en ferrita, excepto en cantidad mínima. En cambio, el carbono se encuentra combinado con el hierro, en forma de un compuesto, carburo de hierro, que es una sustancia dura y frágil, conocida también como cementita. El carburo de hierro está frecuentemente distribuido en forma de mezcla íntima, o dispersión, con ferrita, siendo denominada esta mezcla con el nombre de perlita. Como consecuencia de determinados tratamientos térmicos previos, el carburo de hierro está distribuido frecuentemente en forma de laminas muy delgadas, a menudo curvadas, alternando con capas finas de ferrita. Este constituyente, como en las figuras 1, 2 y 3, consta de capas finas alternadas, láminas de ferrita y carburo de hierro, y se llama perlita laminar. Cuando se prepara para el examen microscópico aparece como un constituyente oscuro moteado. Algunas veces la mezcla de ferrita y cementita no es laminar, el carburo de hiero puede ser globular en vez de lamelar. Esta perlita, como se dirá posteriormente, se denomina perlita globular.
El carburo de hierro consta de 25 por 100 at - carbono, equivalente a 6.68% en peso. El porcentaje de volumen ocupado por la cementita en un acero, es unas 15.7 veces el contenido de carbono. Así, nuestro acero con 0.43% de carbono contiene aproximadamente 6.8% de cementita en volumen.
La cantidad de perlita que corresponde con el 0.43% de carbono, en el acero en cuestión, no es exactamente constante ni predecible, pero es del orden de un 57%. La perlita contiene aproximadamente 0.75% de carbono en los aceros comerciales.
La perlita, aunque mucho más dura y resistente que la ferrita es aún relativamente blanda en comparación con el acero intencionalmente endurecido. La perlita está constituida ciertamente por ferrita, en gran proporción; las laminas de cementita son duras y sumamente delgadas y se desmenuzan fácilmente. Por eso la mezcla del 40% de ferrita y 60% de perlita, proporción del campo ocupado por cada constituyente, da una cifra de dureza de 10 Rc solamente.
La sustitución de algunas zonas de perlita por otras de martensita, en la figura 2, por calentamiento del acero a 715ºC y temple en agua, da lugar a un aumento en la dureza medida, desde 10 hasta el 19 Rc. Esto no es sorprendente cuando se considera que una estructura íntegramente martensítica, con el mismo contenido de carbono que en la perlita, tiene una dureza de unos 65 Rc.
La formación de martensita ocurre de la manera siguiente: cuando el acero alcanza la temperatura elegida, de 715ºC, una parte de la perlita empieza a transformarse en un constituyente nuevo; la ferrita y el carburo de hierro, asociados en forma de perlita, comienza a reaccionar entre sí para crear una nueva fase cristalina (variedad del hierro correspondiente a alta temperatura) llamada hierro ?. En este pueden estar disueltas cantidades sustanciales de carbono y de muchos otros elementos si están presentes en el acero. El nuevo constituyente se llama austenita. Es un componente blando y cuando se enfría lentamente se transforma nuevamente en ferrita y carburo de hierro, generalmente antes de que la temperatura sea excesivamente baja, cuando está por encima de 370ºC. Pero cuando se enfría rápidamente, como en el caso del acero con 0.43% de carbono cuando se templa en agua, la austenita se transforma en un constituyente muy duro llamado martensita (áreas marcadas M en la figura 3).
A pesar de haberse realizado una cantidad notable de investigaciones y de existir teorías excelentes, en relación con esta cuestión, es imposible explicar porque es tan duro un acero templado a martensita. Con posterioridad se entrará en el conjunto de conocimientos sobre la transformación de la austenita, incluyendo la manera de transformarse para que resulte martensita, pero no podrá darse una explicación definitiva acerca de la dureza tan acentuada de la martensita. Sin embargo, podemos revisar el mecanismo de deformación plástica en los metales sólidos, gracias al cual, muchos de ellos, pueden conformarse sin romper (incluso en frío) y el significado de dureza y resistencia.
Todas las piezas de metal comercial forjadas están constituidas normalmente por granos íntimamente ajustados, cada uno de los cuales es cristalino. A pesar de ello, estos granos cristalinos pueden ser deformados - más en algunos metales y menos en otros - sin rotura o separación. Cada grano es alterado, en su forma, en consonancia con la deformación de la pieza como un todo. "Cristalino" significa que los átomos, en el interior del grano se disponen con regularidad, siguiendo a un patrón geométrico repetido; las capas planas sucesivas de átomos son paralelas. Muchos metales, incluyendo el hierro gamma (temperatura elevada) y el hierro alfa (temperatura baja) son cúbicos, considerando el tipo de red, aunque las dos formas tengan distinta disposición atómica.
La deformación en los metales, a pesar de su cristalinidad, ocurre realmente por un mecanismo de deslizamiento. Un bloque de planos de átomos desliza sobre el próximo de manera semejante a la forma en que las tarjetas de un paquete pueden deslizarse unas sobre otras. El conseguir una deformación considerable, o compleja, requiere usualmente el deslindamiento cooperativo sobre dos o más familias de planos de átomos. La resistencia o dureza reflejan fundamentalmente el grado de resistencia ofrecido a este deslizamiento múltiple del bloque en el interior de los granos. Cualquier influencia que contribuya a aumentar la resistencia opuesta a este deslizamiento entre planos, sirve para elevar la dureza y la resistencia. Una de las influencias más simples, en cuanto a favorecer este endurecimiento, es la ejercida por los granos finos - afinado del grano -. Cualquier grano, incluso en una pieza homogénea de metal, difiere de los que le rodean en su orientación cristalina y cualquier deslizamiento debe cambiar su dirección en el borde del grano. Tales interrupciones en la continuidad de los planos de deslizamiento, ofrecen obstrucción al deslizamiento del bloque entre los granos, y esto contribuye a la dureza. El que haya mayor cantidad de bordes de granos, o en otras palabras, cuanto más fino es el tamaño de grano de una pieza metálica, mayor será la resistencia. Un procedimiento efectivo de aumentar la resistencia del metal es deformándolo. Un ejemplo muy familiar de este endurecimiento conseguido por "trabajado en frío" es el producto de acero denominado "cuerda de piano". Se obtiene por estirado sucesivo, a través de hileras más pequeñas y de diámetros más reducidos, hasta que el alambre "endurecido por estirado" es muy duro y resistente. Otro medio más efectivo de obstruir la acción en el plano de deslizamiento, y de eta manera endurecer el metal, es la creación de una dispersión de partículas muy finas (no demasiado blandas) en el interior de los granos del metal. Hay muchos ejemplos de este método efectivo de endurecimiento, conocido por "endurecimiento por precipitación", en el que una dispersión de partículas muy finas, de un compuesto intermetálico duro, se precipita a partir de una fase inestable, solución sólida sobresaturada conseguida previamente a temperatura considerablemente elevada. La precipitación es favorecida frecuentemente por un calentamiento suave, hasta una temperatura a la cual sólo puede haber una difusión limitada en el intervalo razonable de calentamiento utilizado.
Es realmente cierto que en la martensita existe un gran número de cristales sumamente delgados maclados dentro de los granos que indudablemente actuarían, en parte, como si fueran de un tamaño de grano muy fino, aumentando la dureza. Este efecto es, sin embargo, muy pequeño para justificar la dureza extraordinaria del acero templado.
Un indicio más prometedor, para explicar la dureza de la martensita, se encuentra en el hecho de que la martensita no está constituida por una red cúbica, aunque se forme a partir de la austenita, que sí es cúbica, y en la que el carbono está también disuelto. Realmente sólo puede disolverse una cantidad muy pequeña de carbono en la ferrita cúbica ordinaria. De manera bastante sorprenderte la martensita está constituida por una red de forma rectangular no cúbica - tetragonal - en la que un eje, denominado eje c, es mayor estadísticamente que los otros dos, iguales, llamados a y b. Esta tetragonalidad en la forma de la red sugiere que en los átomos de carbono puedan localizarse intersticialmente entre átomos adyacentes de hierro alfa, en aquellas hileras de ellos que son paralelas al eje c. Esta es una situación extraordinaria en verdad, pero es cierto que la acción de la cizalladura, que interviene en la transformación de la austenita, puede acomodarse intersticialmente, como se propone para cada dominio simple en transformación. El grado medio de tetragonalidad es exactamente proporcional al contenido de carbono, una circunstancia importante que apoya la sugerencia presente. Si todas las posiciones anteriormente indicadas, en la red martensítica, fueran ocupadas por átomos de carbono, la estructura resultante podría considerarse semejante a un compuesto intermetálico FeC. Sin embargo, en realidad ocurre que solamente una fracción de las posiciones son ocupadas y posiblemente el espacio entre los átomos de hierro alfa, en la dirección del eje c, difiere entre aquellos en que interviene un átomo de carbono y los que no lo mantienen. De esta manera resulta que los planos basales de átomos de hierro, tiene que diferir mucho de lo que realmente es un plano; ello es una condición que podría contribuir grandemente en el impedimento al deslizamiento sobre un plano y en la deformación plástica y así aumenta considerablemente la dureza. En realidad, se debe ser muy cauto al emplear modelos mecánicos para los fenómenos de ordenación atómica, como si los átomos fueran bolas lisas. Las fuerzas interatómicas que crearían las capas atómicas desiguales en la red de martensita, pueden ser exactamente las que controlen la facilidad de deslizamiento sobre los planos del cristal, y tiene cierta validez la idea de que la variabilidad del espacio interátomico, e la dirección del eje c de la red tetragonal, está estrechamente relacionada con la extraordinaria dureza de la martensita.
Mucho de lo dicho anteriormente podría aplicarse a cualquier solución sólida del tipo intersticial, en la que los átomos solutos más pequeños están acomodados en los espacios entre los átomos metálicos solventes.
Una solución sólida intersticial de estas características es la del carbono o el nitrógeno en el hierro ?; así, el efecto de endurecimiento de la pequeña cantidad de carbono que es soluble en hierro (ferrita) es relativamente grande. Se puede entonces concluir, en forma razonable, que la martensita es una solución sólida intersticial sobresaturada de carbono en hierro alfa, que tiene también la característica única de tetragonalidad, debido a la presencia de estos átomos de carbono intersticiales.
En resumen, puede decirse al menos que, en la martensita tetragonal los átomos de carbono están situados de manera que ofrecen sustancialmente su obstrucción máxima a la acción de deslizamiento en un plano, y de este modo contribuyen en todo, lo que es posible a la dureza.
Resumiendo, hemos visto que la muestra de acero, en la figura 3, templada desde 715ºC, ya presenta tres constituyentes: a) una pequeña cantidad del nuevo constituyente duro, martensita; b) una gran proporción de la perlita original que todavía continua como tal y, por tanto, blanda todavía, y c) toda la ferrita original, que es también blanda. Como consecuencia de la presencia de la pequeña, pero visible, proporción de martensita, el acero es algo más duro (medible) que inicialmente.
Ahora tenemos otra muestra de acero, un poco, más caliente que en el caso precedente, y templamos. En lugar de templar desde 715ºC templamos desde 725ºC. Encontramos que la dureza, que en el caso de 715ºC era de 19 Rc, ha alcanzado los 27 Rc después del tratamiento a 725ºC, y si examinamos la microestructura ha cambiado como muestra la figura 4. En esta vemos que la mayor parte de la perlita (aunque no toda) ha sido transformada a martensita, y este aumento sustancial en la cantidad de martensita contribuye en la subida de dureza. La ferrita original está todavía presente.
Calentamos ahora una pieza de acero a temperatura más elevada antes de templar. Si calentamos a 750ºC, encontramos que, después del temple, la dureza es 51 Rc, un aumento muy acentuado _¡Y el cambio en la estructura, figura 5, es razonablemente proporcionado! Por vez primera la perlita ha desaparecido por completo - todas las zonas donde había perlita son ahora martensita. Pero no sólo ocurre eso. Las zonas de ferrita están ahora notablemente disminuidas en extensión y es aparente que el cambio se produce de la manera siguiente (hemos de recordar que cuando el acero ha sido calentado suficientemente alto, a 725ºC, la perlita ha sido transformada en su mayor proporción a austenita, la cual durante el temple se ha transformado en martensita): ahora, al elevar la temperatura, la austenita comienza a pasar los bordes hacia el interior de las zonas de ferrita, disolviéndola, y formado así más austenita en cantidad proporcional con la disminución de ferrita. La estructura eventual después del temple está formada por gran cantidad de martensita, sin restos de perlita y una pequeña proporción de la ferrita original. Resultado: un aumento notable de la dureza (51 Rc).
Cuando elevamos aún más la temperatura, antes del temple, encontramos que en la austenita se extiende más a expensas de la ferrita remanente. Un trozo de acero templado desde 775ºC presenta por ello una dureza de 58 Rc, y su estructura es mostrada en la figura 6. Ahora es casi íntegramente martensítica, con sólo un poco de ferrita inicial sin afectar.
Es de destacar que esta ferrita que queda está distribuida en una banda alineada. Los aceros laminados (los trozos proceden de una barra laminada) presentan la característica denominada de bandeado. Esto es el resultado de la estructura heterogénea del lingote original, por lo cual, durante la laminación, o en cualquier otro proceso de conformación en caliente, se alarga en la dirección de trabajo. Este estado es prácticamente universal en los aceros conformados en caliente.
Con una elevación aún más acentuada en la temperatura, antes del temple, continua extendiéndose la austenita hasta que incluye todas las regiones de la ferrita precedente. El acero es entonces completamente austenítico a temperatura elevada y, después del temple, es, en consecuencia, íntegramente martensítico. En la figura 7 se muestra la estructura. Este estado se consigue si el acero ha sido calentado hasta 790ºC previamente al enfriamiento brusco. El acero tiene una dureza próxima a 60 Rc. Esta es la mayor dureza que se obtiene en este acero, con este tipo de tratamiento, y podemos decir que el endurecimiento es completo.
Así, volvemos a nuestra idea original, según la cual este acero puede ser endurecido calentándolo hasta 815ºC (un margen prudencial por encima de los 790ºC) y enfriándolo bruscamente.
Hemos discutido qué ocurre cuando un acero al carbono es calentado a temperatura elevada y posteriormente enfriado muy rápidamente (por temple en agua). ¿Pero que ocurre si el acero es calentado hasta una temperatura similar y entonces, en lugar de templarlo en agua, se enfría lentamente?. El acero será blando de nuevo. Veamos por qué.
Para estudiar esta situación continuemos con el mismo acero no aleado, con 0.43% de carbono, e invirtamos nuestro procedimiento anterior: pongamos dentro de un horno una serie de piezas de este acero y calentemos el grupo completo hasta 845ºC. Retiremos una pieza del horno y templemosla rápidamente en agua. Como en el caso precedente, encontramos una dureza Rockwell C de 60 y la estructura es igual a la mostrada en la figura 7. Interrumpimos ahora el calentamiento (cortando el suministro de gas, de combustible líquido o de electricidad), y dejamos enfriar el horno y las piezas restantes. A causa de que el horno es de tamaño regular y su puerta está cerrada, se enfría lentamente.
Nosotros vigilamos la temperatura en el horno durante el enfriamiento, y, cuando ha alcanzado 790ºC, retiramos otra pieza de acero y la templamos como antes. La dureza es todavía 60, y la estructura igual a la indicada en la figura 7. Lo mismo ocurre a 745ºC y también para 735ºC. Nada varía hasta que la temperatura ha alcanzado 720ºC, en que encontramos un cambio. Pero ahora encontramos una variación pequeña - la dureza después del temple es un poco más baja- 58 ó 59 Rc. La estructura, como se muestra en la figura 8, pone de relieve la razón para este cambio. Un poco de ferrita ha sido segregada (pequeñas áreas marcadas F en la figura , en tanto que el resto de la estructura es martensita. Esta ferrita ha sido segregada desde la austenita, a temperatura elevada, esto es, cuando el acero se enfría desde 735ºC a 720ºC. Cuando el acero se templa desde 720ºC, estas pequeñas áreas de ferrita continúan como tales y la austenita, naturalmente, se transforma en martensita, como es normal en el temple. La presencia de la pequeña cantidad de ferrita, puesto que es blanda, origina que el acero sea ligeramente más blando, respecto a lo que corresponde con el estado de endurecimiento total.
Continuemos. Cuando la temperatura ha alcanzado 705ºC, templamos otra pieza. Encontramos que la dureza ha caído ahora a 52 Rc y de nuevo la causa está en la estructura, figura 9. Hay un aumento grande en la cantidad de ferrita segregada y, como consecuencia de ello, hay una considerable caída en la dureza. Este proceso continua, de modo que, después de templar desde 690ºC, la dureza en la pieza templada es de 49 Rc, y desde 675ºC es 44 Rc. La estructura, en el último caso, se muestra en la figura 10 -ferrita en cantidad considerable, resto martensita-. Pero si ahora bajamos otros 15º en la temperatura, encontramos que la pieza, templada desde 660ºC, tiene una dureza mucho menor, 27 Rc, y una estructura diferente (fig 11). Se pone de manifiesto que la perlita ha comenzado a aparecer en cantidad sustancial. Lo que ha ocurrido es evidentemente es esto: el proceso que se producía durante el calentamiento aparece a la inversa en el enfriamiento lento; pero hay, sin embargo, una diferencia, en el calentamiento era la perlita la primera en transformarse en austenita, continuando por la asimilación de la ferrita, ahora es la ferrita la que se segrega en primer lugar, durante el enfriamiento, para continuar con la formación de perlita.
En la figura 11, se pone en evidencia que no es completa la transformación a perlita y ferrita, ya que son tres los constituyentes presentes: ferrita, perlita y martensita. Pero si la temperatura en el horno ha caído otros 10º, hasta 650ºC, la pieza enfriada bruscamente desde esta temperatura tiene una dureza de 10 Rc, habiendo retornado a su estado original blando. La microestructura es la misma que tenía con anterioridad a someterla a cualquier tratamiento térmico, es decir, ferrita y perlita, exactamente como en la figura 2. Su estructura, a menor aumento x 100, es presentada en la figura 2 para poderla comparar con su aspecto original, figura 1.
¿Qué ocurre en el supuesto de que la temperatura en el horno haya caído 150º más, hasta 635ºC, y se enfríe bruscamente una pieza en estas condiciones? Encontramos que la dureza es la misma que el caso de enfriar desde 650ºC y la microestructura es análoga. Esto mismo acontece si la temperatura ha continuado descendiendo lentamente a otros niveles inferiores, por ejemplo, a 595, ó 540, ó 425, ó 150ºC, previamente al temple. En otras palabras, cuando se enfría lentamente este acero no aleado, con 0.43% de carbono, desde temperatura elevada, 845ºC en este caso, tienen lugar cambios en el intervalo de temperatura de 730º a 650ºC pero, cuando la temperatura continua descendiendo por debajo de 650ºC, ya se han producido todas las transformaciones que habían de ocurrir.
¿Qué hemos aprendido de la observación de la que ocurre durante el enfriamiento lento? Hemos aprendido que si una pieza de acero al carbono laminado en caliente se calienta a temperatura elevada y se enfría lentamente, vuelve a un estado tan blando como el que tenía antes, y que el ablandamiento final es producido por el reestablecimiento, en el acero, de los mismos constituyentes estructurales que había al calentamiento y finalmente, que estos constituyentes blandos se forman en el acero dentro de un intervalo de temperatura relativamente pequeño durante el enfriamiento del acero. Hay que hacer constar que, cuando el acero se ha transformado completamente (de modo que ya se han creado íntegramente los constituyentes estructurales blandos), no hay ventajas con el enfriamiento lento posterior. Especificando para el caso citado, es necesario enfriar lentamente entre el intervalo de temperatura de 730 a 650ºC. Una vez alcanzada esta temperatura no se logran ventajas enfriando con lentitud por debajo de ella; cuando la pieza ha sido enfriada por debajo de 650ºC, puede ser enfriada de cualquier manera, en aire o agua, y volverá a ser blanda.
Pasemos a otra cuestión. El intervalo de temperaturas en el que un acero responde a un tratamiento térmico no es el mismo para todos los aceros. El acero no aleado con 0.43 % de carbono sufría modificaciones en el intervalo entre 650 y 790ºC, pero ocurre que hay diversos factores que determinan cual es el intervalo de temperatura en la que se afecta el acero. Uno de estos factores determinantes es el contenido en carbono.
Tomemos un nuevo acero, un acero no aleado con 0.13% de carbono de la composición siguiente:
Carbono Manganeso Fósforo Azufre Silicio
0.13% 0.41% 0.011% 0.025% 0.22%

Sigamos el mismo plan que en el caso precedente del acero con 0.43% de carbono, observando los cambios de dureza y estructura cuando el acero se ha calentado y enfriado.
La dureza del acero no aleado con 0.13%, en el estado actual, es de Rc 9 en estado blando. Su estructura, a 10 aumentos, está mostrada en la figura 13 y , a 1000 aumentos, en la figura 14. Los constituyentes son los mismos que en el caso precedente, esto es, perlita y ferrita; pero observamos que hay mucho menos proporción de perlita que en el acero anterior y también más ferrita. Esto es consecuencia de la composición del acero, puesto que la perlita constituyente que contiene el carbono y hay solamente 0.13% de este elemento, en comparación con el 0.43% de las figuras 1 y 2.
Cuando el acero se ha calentado y se enfría a continuación en agua, el primer cambio producido durante el calentamiento tiene lugar a unos 715ºC. Una muestra templada en agua desde esta temperatura tiene una dureza de 17 Rc y su estructura se presenta en la figura 15. El cambio en estructura recuerda al producido en el acero con 0.43% de carbono; esto es, parte de la perlita ha formado martensita y el resto ha quedado sin disolver. La ferrita no ha sido afectada. Cuando el calentamiento se ha efectuado a temperaturas superiores, tiene lugar la misma progresión de cambios que se presentan en el acero con 0.43% de carbono. Así, una pieza enfriada rápidamente desde 740ºC tiene una dureza de 29 Rc y su estructura, figura 16, es mezcla de martensita y ferrita. Hasta ahora estamos en condiciones que nos son familiares. Pero cuando la temperatura es aumentada gradualmente nos damos cuenta de la diferencia entre este acero, con 0.13% de carbono, y el anterior, con 0.43%. El acero con 0.43% de carbono presentaba su máximo de dureza conseguible cuando la temperatura de temple ha alcanzado 790ºC y su estructura era íntegramente martensítica. En el nuevo acero hay que sobrepasar considerablemente esta temperatura, 790ºC, y a pesar de ello, no se alcanza la dureza máxima del acero o la transformación completa de los constituyentes. Así, un trozo de este acero templado desde 830ºC tiene una dureza de 38 Rc y su estructura se muestra en la figura 17. Hay todavía una cantidad notable de ferrita sin transformar. Hasta que la temperatura ha alcanzado los 860ºC no se consigue de este acero la dureza máxima. La dureza es entonces de unos 45 Rc y la estructura del acero se presenta en la figura 18. Es por completo martensítica.
Comparando el endurecimiento del acero no aleado, 0.13% de carbono, y el producido en el acero con 0.43%, se observa lo siguiente: los dos aceros comienzan a adquirir temple aproximadamente para igual temperatura, a unos 715ºC; el acero con 0.13% de carbono templa íntegramente a 860ºC; sin embargo, el acero con 0.43% ya ha alcanzado la dureza máxima a 790ºC; por último, el mecanismo que produce el endurecimiento (esto es, el cambio de estructuras) es similar en los dos aceros, si bien la dureza conseguible en el acero con 0.13%% de carbono es menor que la alcanzable en el de 0.43% de carbono.
Estas observaciones llevan al planteamiento de las siguientes preguntas importantes: ¿Todos los aceros al carbono comienzan a templar a igual temperatura? ¿Varía con el contenido de carbono la temperatura a la que se consigue la dureza máxima? ¿ Es igual en todos los aceros al carbono el mecanismo de endurecimiento (esto es, el cambio en estructuras)? ¿Varía el máximo de dureza conseguible con el contenido de carbono?
Para tener mayor evidencia sobre estos puntos importantes y antes de hacer cualquier generalización, probemos un acero más en iguales condiciones. Sea un acero no aleado con 0.31% de carbono, que es intermedio, en cuanto a contenido de carbono, entre el 0.13% y el de 0.43% examinados previamente. Su composición es:
Carbono Manganeso Fósforo Azufre Silicio
0.31% 0.55% 0.014% 0.024% 0.24%


Cuando no se ha tratado, la dureza es de 10 Rc y su estructura se muestra en la figura 19, a 100 aumentos, y en la figura 20 a 1000 aumentos. Comparando las figuras 1, 13 y 19 venmos que la cantidad de perlita, constituyente negro, es mayor en la figura 1, intermedia en la figura 19 y mínima en la figura 13 y recordemos que este es el mismo orden que para los contenidos de carbono. Esto es un hecho general: la proporción de perlita aumenta con el contenido decreciente de carbono.
Ahora tratemos este acero de manera igual que los precedentes, calentándose a temperaturas sucesivas crecientes antes de enfriarlo bruscamente. El primer cambio se produce aproximadamente q a 715ºC Un trozo templado desde esta temperatura presenta una dureza de 18 Rc. Su estructura se muestras en la figura 21 y, en ella, vemos que contiene en perlita, ferritas y un poco de martensita. De esta manera encontramos que, también en este caso, comienza el acero a endurecer a unos 715ºC y que el primer cambio es debido a la formación de un poco de martensita en las zonas que precedentemente eran de perlita. Una vez más tenemos la circunstancia de que cuando el acero se calienta a mayor temperatura, se produce un aumento en la cantidad de martensita y que ello va acompañado de una subida en la dureza. Un trozo de acero templado desde 740ºC tiene una dureza de 46 Rc y su estructura está representada en la figura 22. El endurecimiento máximo se logra, por vez primera, a unos 810ºC alcanzando entonces la dureza aproximadamente de 56 Rc y la estructura es igual a la indicada en la figura 23. Está completamente templado y todas las zonas son martensíticas.
Estamos ya preparados para dar un paso muy importante: podemos reconocer la primera ley para el endurecimiento por temple de los aceros.
Hemos empezado a sospechar que puede haber alguna relación regular entre la composición del acero y la temperatura a la que puede endurecerse por temple.
Examinemos los resultados obtenidos. Si representamos gráficamente las cantidades de carbono de los tres aceros ensayados y las temperaturas a las cuales se produce endurecimiento, obtenemos un diagrama como el presentado en la figura 24. Puede observarse que el contenido de carbono aumenta de izquierda a derecha (abcisa) y las temperaturas de abajo arriba (ordenada). Para 0.13 % de carbono marcamos la temperatura más baja, 715ºC, a la que el acero comienza a endurecer ligeramente cuando se templa, y también la temperatura inferior a la que está endurecido totalmente (860ºC). Entonces, para 0.31% de carbono, marcamos la temperatura mínima a la que el acero con 0.31% de carbono comienza a endurecerse y también la temperatura mínima, para que haya temple total (810ºC). Finalmente, a 0.43% de carbono, marcamos para el acero con 0.43% de carbono la temperatura inferior para iniciación del endurecimiento (715ºC) y la mínima correspondiente a la dureza máxima (790ºC). Tracemos ahora líneas a través de los tres puntos de iniciación del endurecimiento, línea AB, y por los puntos correspondientes al temple total, línea CD; como puede verse, es suficiente con trazar líneas rectas.
Estas dos líneas indican lo siguiente: línea AB, llamada frecuentemente de temperatura crítica inferior, indica que los aceros que son similares, excepto por su contenido de carbono, comienzan a adquirir endurecimiento por temple aproximadamente a la misma temperatura, independientemente del contenido de carbono. En aceros que tienen contenidos de manganeso y silicio similares a los de estos tres aceros, esta temperatura de comienzo de endurecimiento es alrededor de 715ºC. La línea CD muestra, por otro lado, que la temperatura mínima para lograr un endurecimiento total varía con el contenido de carbono: el de mayor contenido en carbono tiene la menor temperatura para conseguir su dureza máxima. Por medio de estos pasos sencillos hemos llegado a la construcción básica del diagrama denominado hierro - carbono.

El diagrama hierro - carbono

El diagrama hierro - carbono clásico es semejante al dibujado en la figura 24, pero incluye toda la gama de composiciones para las aleaciones hierro - carbono, desde el hierro sin carbono, pasando por los aceros al carbono, hasta la fundición de hierro, es decir, hierro que contiene carbono en proporción variable desde 0 a 5 ó 6%. En la figura 25 se muestra el diagrama hierro - carbono, tal y como se encuentra normalmente para aceros. Las porciones de líneas que, en la figura 25, se han trazado más marcadas corresponden con los datos reales obtenidos en la figura 24. Puede observarse que el diagrama de la figura 25 se extiende desde cero hasta un poco más de 1% de carbono, siendo éste el intervalo en que estaremos interesados para los aceros. Secciones ampliadas del diagrama, por el lado derecho de la figura 25, incluyen los aceros de muy elevados contenidos de carbono y las fundiciones.
Consideremos ahora los aceros que tiene un contenido de carbono un poco superior a los ya investigados, que tenían desde 0.13 hasta 0.43% de carbono. puede observarse en la figura 25 que la temperatura correspondiente al endurecimiento máximo es menor cuando se eleva el contenido de carbono hasta que, para aproximadamente 0.75% de carbono, la temperatura a la que se logra el máximo de endurecimiento coincide con la de iniciación del temple. Este punto (llamado punto eutectoide) corresponde con ciertas características en la microestructura, que serán mencionadas a continuación.
Podrá recordarse (figs. 13, 219 y 1) que la proporción de perlita en el acero no tratado aumenta al crecer el contenido de carbono. Correspondiendo con este hecho disminuye la proporción de ferrita. Esto continua en tanto que crece el contenido de carbono hasta que, para la composición eutectoide, ha desaparecido por completo la ferrita y la estructura del acero no tratado está constituida íntegramente por perlita.
Puede observarse que el punto eutectoide se encuentra, en la figura 25, para 0.75% de carbono, sin embargo, en el diagrama hierro - carbono normalizado representa al sistema hierro - carbono, libre de cualquier otro elemento, en tanto que la figura 25 representa a los aceros con aproximadamente 0.5% de manganeso y 0.2% de silicio. El manganeso y el silicio disminuyen el porcentaje de carbono preciso para que el acero sea eutectoide (3, 4), y esto es aplicable también parta otros elementos de aleación (5).
Como se ha visto anteriormente, la temperatura mínima precisa para producir el endurecimiento total en un acero eutectoide coincide sustancialmente con la inicial de endurecimiento: con temple desde temperaturas superiores y tan pronto como se produce algo de endurecimiento, la pieza alcanza la dureza máxima.
Si los aceros comerciales fueran aleaciones de hierro y carbono solamente y si pudieran fabricarse con pureza química absoluta y homogéneos a escala microscópica, los aceros eutectoides templarían íntegramente dentro de un intervalo de temperaturas insignificantemente pequeño. En la realidad, tales aceros contienen manganeso y silicio, y, además, son colados a lingotes y entonces forjados o laminados. Siempre hay variaciones microscópicas entre un punto y otro, dentro del acero, y esto hace que incluso los aceros eutectoides endurezcan por temple dentro de un intervalo de temperaturas. Así, la zona eutectoide, la cual está indicada por un punto en el diagrama hierro - carbono teórico, es en ciertas condiciones un intervalo, pequeño, pero apreciable, en los aceros comerciales. La composición eutectoide de un acero (en el caso presente aproximadamente 0.75% de carbono, aunque esto varía) es un punto de referencia conveniente en cuanto a clasificación de aceros. Es la composición en la que esencialmente en cuanto a clasificación de aceros. Es la composición en la que esencialmente la estructura de recocido es íntegramente perlita, y parta la que se presenta el intervalo mínimo (frecuentemente inapreciable) de temperaturas de endurecimiento, desde que comienza el endurecimiento por temple hasta que alcanza el temple total.
Por debajo de la composición eutectoide, esto es, para contenidos de carbono inferiores al correspondiente al eutectoide, el acero no tratado contiene una cierta cantidad de ferrita en su estructura, siendo el resto perlita. Cuanto más alejada sea la composición respecto de la eutectoide mayor será la proporción de ferrita y, en correspondencia, tanto menor la de perlita.
Hemos visto esta tendencia dentro del grupo de ensayos efectuados en aceros no aleados conteniendo 0.43, 0.31 y 0.13% de carbono. La expresión "menos que el eutectoide" se sustituye habitualmente por el término hipoeutectoide. Así, el acero con 0.43% de carbono es un acero hipoeutectoide.
Consideremos ahora algunos contenidos elevados de carbono, superiores al correspondiente a la composición eutectoide. (En este caso, se denominan hipereutectoides). Las estructuras de estos aceros de mayor contenido en carbono tienen una relación sencilla con la correspondiente a la de los aceros con contenido de carbono inferior. La perlita contiene, como hemos visto con anterioridad, alrededor de 0.75% de carbono, en todos estos aceros; cuando el acero tiene un contenido de carbono inferior a 0.75%, evidentemente no puede estar constituido íntegramente por perlita, haya algo de ferrita libre (el término "ferrita libre" o "ferrita proeutectoide" es aplicado a la ferrita que se presenta en forma de bandas o como zonas aisladas ferríticas, para distinguirla de la ferrita que, finamente dividida, está asociada a la cementita para formar perlita). Precisamente, y por la misma razón, los aceros de ccontenido en carbono superior al 0.75% no pueden estar constituidos por perlita exclusivamente; el carbono en exceso está presente en forma de carburo libre y se denomina cementita libre o proeutectoide.
Examinemos un acero semejante. La figura 26 muestra la estructura de un acero que tiene alto contenido en carbono, de la composición siguiente:
Carbono Manganeso Fósforo Azufre Silicio
1.09% 0.32% 0.019% 0.011 0.23%

Si examinamos este acero en estado laminado, esto es, cuando el acero ha sido laminado y dejado enfriar al aire libre desde la temperatura de laminación, encontramos la estructura que se presenta en la figura 26 (o a menores aumentos en la figura 27) y la dureza Rockwell C es unas 18 unidades. La estructura está constituida por una proporción grande de perlita laminar, la cual está contorneada por cementita, que pone de relieve los bornes de grano de la austenita precedente.
Empleemos, una vez más, el método de calentar el acero a temperaturas sucesivamente crecientes, parta ver lo que ocurre.
Cuando calentamos gradualmente este acero nos encontramos con un fenómeno que no ha sido discutido previamente, pero que se observa normalmente en aceros de contenidos de carbono medios o elevados. La figura 28 muestra la estructura del acero cuando se ha calentado a 670ºC. No se ha producido endurecimiento, pero se nota un cambio en la estructura. La dureza ha bajado de hecho un poco (a 16 Rc desde 1 y hay un cambio en la perlita. En tanto que la perlita de la figura 26 es laminar, consistente en láminas delgadas y largas, obesrvamos que, en la figura 28, hay muchas zonas donde ase ha "globulizado", esto es, que las láminas largas y delgadas se han convertido en glóbulos. Este fenómeno se presenta comúnmente cuando el acero se calienta a temperatura justo por debajo de la que empieza a endurecer por temple y se hace referencia a él como un cambio de la perlita laminar a perlita globulizada o simplemente globulización. La estructura globulizada es preferida en algunas ocasiones y discutiremos al respecto en el capítulo 8.
Cuando calentamos el acero a temperaturas más elevadas y lo enfriamos bruscamente en agua podemos observar los cambios estructurales y en dureza al igual que en los aceros anteriores. Los primeros síntomas de variación en la estructura se observan a unos 715ºC (ver la fig. 29). Las áreas negras son las regiones donde ha tenido lugar la transformación a austenita cuando se calienta a 715ºC. Debemos explicar por qué aparecen en negro cuando el aspecto de la martensita era clara en los ensayos previos. En este caso, y a pesar de que en estas zonas se ha formado austenita, como en los casos precedentes, la velocidad de enfriamiento, cuando se ha templado en agua, no ha sido suficientemente grande para transformarla en martensita; se ha formado perlita muy fina y por ello se ataca en negro. El punto que quería hacerse notar aquí es que la potencialidad para endurecer por temple - formación de algo de austenita - ha sido lograda. Si el temple hubiera sido más severo, o la probeta de dimensiones menores, podría haberse formado una pequeña proporción de martensita que habría tenido como consecuencia un poco d endurecimiento. Cuando la temperatura de temple es un poco más elevada, 725ºC, se forma una cantidad notable de martensita, figura 30, y la dureza es 43 Rc; si la temperatura ha alcanzado los 735ºC o es superior, se obtiene una dureza Rockvwell C de 60 o mayor. Así a 755ºC la dureza es de 63 y la estructura como se muestra en la figura 31. Así, se ha conseguido un endurecmiento por temple suficiente para obtener una dureza Rockwell elevada; ha de hacerse notar, sin embargo, que la estructura no es uniforme. En la figura 31 se ve la presencia de cementita intergranular, observada en la figura 26 y de la que se decía que se situaba en los bordes de grano, que no ha sido solubilizada por completo. Vemos así una analogía en este aspecto con el acero de 0.43% de carbono a 750ºC toda la perlita de este acero se ha transformado a martensita, como se muestra en la figura 5, pero hay todavía un poco de ferrita sin incorporar; en el caso presente, del acero con 1.09% de carbono, toda la perlita ha formado martensita, pero existe aún carburo sin disolver. Igualmente, es necesario en este caso calentar a temperatura superior parta disolver el exceso de constituyente, que ahora es necesario, que ahora es cementita. Pero en tanto que en el acero con 0.43% de carbono era suficiente una temperatura de 790ºC para disolver toda la ferrita y producir martensita uniforme, se precisa de una temperatura muy superior para el acero con 1.09% de carbono. Este requiere una temperatura de unos 915ºC para disolver todo el carburo y para asegurar una martensita uniforme, como se muestra en la figura 32. La dureza es ahora elevada, 65 Rc. La misma estructura se muestra a menores aumentos, figuras 33. Estas observaciones están de acuerdo con nuestro diagrama hierro - carbono, figura 25.

Velocidad de formación de la austenita

El diagrama hierro - carbono es solamente un diagrama de equilibrio en el que pueden predecirse las estructuras a que se llegará cuando ha habido tiempo suficiente para ello. El diagrama de equilibrio, por sí sólo, no nos indica el tiempo requerido para que se verifiquen las reacciones que tiene lugar (por ejemplo, la cinética de austenización). Han sido realizados algunos trabajos en relación con la formación de austenita.
La figura 34 muestra microestructuras típicas, de un estudio cinético realizado por Vilella (6), que muestran la formación de austenita a partir de perlita. Probetas muy pequeñas de un acero eutectoide han sido calentadas muy rápidamente, dentro del intervalo correspondiente a la formación de austenita y, después de mantenimiento durante intervalos de tiempos variables (4 a 25 segundos), se templaron para conseguir martensita en las zonas que habían austenizado. De esta manera, la figura 34 muestra como progresa la formación de austenita (áreas claras) en unas pocas probetas típicas. El proceso de formación de austenita se denomina se denomina usualmente "austenización". Los resultados de la serie completa de ensayos han sido representados en la figura 35. Como en el caso de estas reacciones, la cantidad de austenita formada aumenta lentamente al principio, después progresa rápidamente en las inmediaciones del 50% y posteriormente incrementa su proporción más lentamente.
Vilella (7) ha demostrado que, en los aceros bajos en carbono globulizados, se obtienen también unas condiciones cinéticas similares cuando los carburos están aglomerados y separados. Las figuras 36 y 37 muestran estos resultados para el caso en que las zonas locales de austenita crecen, como puede verse con claridad, a partir de los carburos individuales. La figura 36 contiene las micrografías representativas en las que las formaciones de austenita (ahora martensita) pueden apreciarse, por ser ligeramente oscuras, gracias al ataque, en tanto que la matriz ferrítica continua siendo blanca. Los resultados han sido representados simultáneamente en la figura 37.
Estudios cinéticos han sido realizados por Roberts y Mehl ( en distintos aceros; la velocidad de formación de austenita, en uno de los aceros, es presentada en las figuras 38 y 39. Para el acero empleado con 0.80% de carbono, la figura 38 muestra el tiempo necesario para austenizar operando a una temperatura de 750ºC. Los aceros parcialmente austenizados han sido templados para formar martensita, los cambios que simultáneamente se producen en la dureza han sido representados igualmente en la figura 38. La figura 39 muestra comparativamente las velocidades de formación de austenita a dos temperaturas de austenización (750 y 730ºC). La velocidad de formación de austenita es apreciablemente más elevada a la temperatura superior.
Estos tiempos, muy cortos, son válido únicamente en los aceros al carbono. Los elementos formadores de carburos, en particular, pueden causar que en este tiempo de austenización quede multiplicado por un factor de cien. Ello puede ser debido, más que a la disolución retardada del carbono en sí, a la difusión lenta de los aleantes. Esto quiere decir que los carburos llegarán a "disolverse", a juzgar por su apariencia al microscopio, pero los elementos de aleación (que están parcialmente concentrados en los carburos, ver capítulo 5) requieren tiempo para su difusión en la austenita. En otras palabras, los lugares donde los carburos han producido una concentración local de aleante requieren tiempo para difundirlo. Esto puede afectar en la templabilidad. En casos extremos, se emplean en la práctica varias horas de tratamiento para asegurar la disolución completa de los carburos y la difusión.
Resumiendo, hemos establecido en este primer capítulo los principios básicos para llevar a cabo el único procedimiento de endurecer en alto grado los aceros y al que son susceptibles muchas clases de composición distinta. Específicamente, se ha puesto de manifiesto que es preciso alcanzar un cierto grado de calentamiento en el acero por encima de una temperatura, mínima, antes del temple, para lograr una constitución conveniente, esto es, la presencia de elevada proporción de austenita (solución sólida), la cual, si se enfría bruscamente, se transforma durante el enfriamiento y a temperatura relativamente baja en el constituyente duro deseado (martensita).
La martensita dura no proporciona al acero, por sí misma, las propiedades que ampliamente solicitan las necesidades de ingeniería; sin embargo, es el constituyente que fácilmente puede convertirse en otros componentes estructurales que poseen una combinación extraordinariamente útil de resistencia y plasticidad (tenacidad); aunque es un constituyente intermedio, es de importancia primordial y su formación es frecuentemente una etapa inicial indispensable en la mejora convencional del acero por tratamiento térmico.
Los principios básicos del endurecimiento por temple han sido establecidos ampliamente, hasta ahora, de manera descriptiva, pero deben incluirse también aspectos cuantitativos del temple, las limitaciones que implican la práctica y otros detalles de alguna complejidad. Estos rasgos más característicos y las dificultades serán considerados en las capítulos siguientes.















CAPITULO II
TEMPLE, DISTRIBUCION INTERNA DE DUREZA Y PENETRACION DE TEMPLE

Aún cuando una pieza de acero se caliente a la temperatura adecuada para temple (como se vio en el capítulo I), no siempre puede ser enfriada con velocidad suficiente para conseguir un endurecimiento total. Concretando, el interior de una pieza siempre se enfría menos rápidamente en el interior que en el exterior y una pieza grande se enfría más lentamente que una pequeña y, a menudo, es necesario emplear un enfriamiento más suave para evitar las grietas de temple y distorsiones en piezas de forma compleja. Por consiguiente, si se desea conseguir un endurecimiento máximo en el interior de una pieza, o en dimensiones mayores, o cuando se templa suavemente, el acero debe ser más susceptible al endurecimiento que en cualquier otro caso. Es decir, el acero debe tener la "templabilidad" adecuada, lo que se consigue con el empleo de elementos aleantes apropiados. En este capítulo se presentan métodos para revelar y definir las templabilidades comparativas del acero.

En el capítulo I se discutió el hecho de que cuando un acero se calienta a temperatura elevada y se enfría rápidamente (temple), se vuelve duro (figura 7), pero cuando el enfriamiento se hace lentamente el acero es blando (fig. 12).
Ahora debemos definir con más precisión estos términos, "enfriamiento rápido" y "enfriamiento lento". Cuando hablamos de templar en agua el acero con 0.43% de carbono y obtener dureza elevada, figura 7, nos referimos a piezas pequeñas, redondos de 12.7 a 19 milímetros en diámetro, que se endurecen en la superficie cuando se templa en agua fría. Pero el temple no puede ser hecho siempre en agua, ya que produce tensiones elevadas, en piezas de forma complicada, dando lugar a deformaciones y grietas de temple. Además, las piezas a templar pueden ser grandes, 15, 76 ó 127 milímetros de grueso y tales piezas, cuando se templan en agua fría, no se enfrían tan rápidamente como una sección de 12.7 milímetros, y, por consiguiente, no endurecerán.
¿Qué debe hacerse ante esta situación? Previamente a decidir cuál es el procedimiento adecuado sobre una pieza específica, tendríamos que saber qué durezas so factibles de obtener cuando se templan piezas de distintos tamaños y también que ocurre con el empleo de diversos líquidos de temple. También sabemos ya que se obtienen distintas durezas en el acero cuando varía su contenido en carbono (ver figs. 7, 18 y 23). Sin olvidar esta última circunstancia, concentrémonos en uno de los aceros ensayados y veamos cómo afecta el tamaño de pieza (efecto de masa) a templar en la dureza que se obtiene.
Tenemos un acero similar al nuestro con 0.43% de carbono, de un tipo conocido como SAE 1045, la composición siguiente:
Carbono Manganeso Fósforo Azufre Silicio
0.48% 0.60% 0.022% 0.016% 0.10%

Calentamos una serie de redondos que comprenda diámetros diversos, como se muestra en la figura 40, que van desde 12.7 a 127 mm de diámetro. Si templamos estas piezas en aguas ponemos de manifiesto que el redondo de diámetro menor, 12.7 mm de diámetro, se enfriará muy rápidamente y sabemos de los ensayos previamente realizados que el enfriamiento es suficiente para endurecer la pieza. ¿Qué ocurre con los redondos mayores? Es evidente que el redondo de 127 mm de diámetro, se enfriará muy lentamente, cuando se templa también en agua, que el de 12.7 mm de diámetro. En realidad, encontramos que la velocidad de enfriamiento es tan lenta que no se forma nada de martensita; se forma perlita y la dureza en superficie es solamente de 24 Rc. Esta perlita es similar, en cuanto a morfología, a la que se forma durante el enfriamiento lento en el horno, figura 11, pero es un poco más fina y, en consecuencia, más dura (la dureza de la perlita aumenta cuanto más fina se presente en la estructura).
Se pone de manifiesto que, cuando templamos redondos de diámetro creciente, las durezas obtenidas después del enfriamiento serán progresivamente menores. Para citar losa resultados correspondientes a este acero:
Diámetro del redondo, de acero SAE 1045 templado en agua Dureza en superficie
12.7 mm 59 Rc
25.4 mm 58 Rc
51 mm 41 Rc
76 mm 35 Rc
102 mm 30 Rc
127 mm 24 Rc

El microscopio muestra que, de manera análoga a la progresión de durezas, las secciones que muestran las durezas máximas han templado formando martensita, las de dureza intermedia están constituidas por una mezcla de martensita y perlita fina, y las de durezas inferiores son de perlita, sucesivamente más gruesa cuanto menor es la dureza.
Hasta el momento, hemos considerado únicamente la dureza en la superficie de pieza. La superficie, como zona que ha estado en contacto con el agua durante el temple, es la parte del redondo que se ha enfriado a mayor velocidad. El interior del redondo se enfría más lentamente, puesto que el calor es eliminado, en esta zona, no por el contacto directo con el líquido, sino por conducción a través del material de la pieza hacia la superficie y, desde ella, al agua de enfriamiento. Esta situación hace que se enfríe más rápidamente la zona externa de la pieza que el interior. Por esta razón, encontramos que la zona externa de una pieza grande (que se enfría más lentamente) es más blanda que la zona externa de una pieza pequeña templada en forma análoga, e igualmente, el interior de una pieza templada (que se enfría más lentamente) es, por lo general, más blando que la zona externa. Para citar un ejemplo bien marcado, el exterior del redondo de 25.4 mm del acero SAE 1045 tiene 58 Rc, en estado de temple, en tanto que el centro alcanza únicamente una dureza de 33 Rc.
En consecuencia, es importante conocer la dureza conseguida a diferentes profundidades, por debajo de la superficie de una pieza templada. Esta gradación de dureza se determina como sigue: se corta por la mitad el redondo templado, rompiéndolo si es duro y pequeño, cortándolo con un disco abrasivo si es duro y grande, serrándolo si es blando. Entonces, se rectifica una superficie perfectamente plana sobre esta sección transversal cortada (teniendo cuidado de no ablandarla por la acción del calor producido por el disco de corte o la muela de rectificado) y se determina la dureza Rockwell en la sección. Esto se hace tomando lecturas Rockwell, a intervalos cortos, desde el exterior al centro de la pieza, como se ve en la figura 41, donde se aprecia una serie de huellas Rockwell sobre la sección transversal. Se aconseja, a causa de las pequeñas irregularidades que se encuentran universalmente en aceros comerciales, efectuar varias lecturas en cada posición o, al menos, como se hace corrientemente, tomar lecturas sobre dos diámetros situados en ángulo recto. Mejor aún, un cilindro templado y preparado d esta manera es girado sobre el yunque del durómetro, adosado sobre un canal en forma de "V", para efectuar una serie de determinaciones, de tal modo que, para cada posición del canal, todas las huellas caerán sobre un círculo fijado y todas serán equidistantes de la superficie cilíndrica templada. Se hace un promedio de todas las lecturas hechas en un mismo círculo. La posición del canal es ajustada entonces para obtener un círculo con la distancia apropiada desde la superficie exterior.
Cuando se efectúa así una serie de lecturas, puede hacerse un "diagrama de penetración de dureza", que pone de manifiesto hasta qué punto ha endurecido el acero en el temple. La figura 42 muestra ese diagrama. Se ha realizado representado gráficamente, para cada profundidad por debajo de la superficie, la lectura Rockwell C que representa el promedio de todas las lecturas efectuadas a dicha profundidad. Las seis curvas de la figura 42 representan a los seis redondos de acero SAE 1045 indicados en la figura 40, con un diámetro de 12.7, 25.4, 51, 76, 102 y 127 mm de diámetro, templados en agua. Como ya se anticipó, se demuestra que la dureza en la pieza templada es menor cuando aumenta su tamaño, y también que, en cada pieza, es inferior la dureza en el núcleo que en la superficie. Tendremos ocasión para comparar también la figura 42 con la 43, 45 y 46.

Carbono y dureza máxima

En el capitulo I encontramos dos maneras de cómo puede afectar la composición química del acero en el endurecimiento producido por temple: en primer lugar, la temperatura mínima a la que puede obtenerse el endurecimiento máximo por temple y, en segundo lugar, la dureza máxima conseguida. En aquellos ensayos se encontró que el carbono tenía una gran influencia y que las durezas, e los aceros templados totalmente, varían el contenido de carbono en la forma siguiente:
0.13% carbono, 45 Rockwell C.
0.31% carbono, 56 Rockwell C.
0.43% carbono, 60 Rockwell C.
1.09% carbono, 65 Rockwell C.

La relación entre contenido de carbono y "máximo" de dureza conseguible ha sido investigadas concienzudamente por Burns, Moore y Archer 89), quienes han demostrado que los aleantes, en cantidad moderada, no tienen influencia o, si acaso, muy pequeña, en la dureza máxim

me alegra mucho el haberte sido de ayuda, me da mucha satisfacción porque normalmente soy yo el que recibe ayuda.

Un abrazo.

Germán.

yo tb deo agradecer, ya que guarde el post completo para leerlo luego en casa

Esteban

MUCHAS GRACIAS. REALMENTE ME SIRVE UN MONTON TODA LA INFORMACION QUE ME DISTE, TE CUENTO QUE YA TERMINE LA FRAGUA Y TENGO ALGUIEN QUE ME REGALA UN CORTE DE RIEL, SOLAMENTE ME QUEDA EMPEZAR A DISFRUTAR DEL TRABAJO CON ACERO, DESDE YA TE AGRADEZCO MUCHO.

De nada, a pasarlo bien, espero que pronto veamos trabajos tuyos.

Un abrazo.

Germán.