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Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2025-01-02 Origen:Sitio
Abstracto: Este artículo se centra en el campo del tratamiento térmico y realiza una exploración en profundidad de los malentendidos comunes y los problemas operativos prácticos en el proceso de tratamiento térmico en toda la industria. Los temas cubiertos incluyen calentamiento al vacío, juicio de color de templado, razones de falla del molde y control de dureza, entre otros. El objetivo es aclarar conceptos erróneos, mejorar la comprensión científica de los procesos de tratamiento térmico, ayudar a los profesionales a optimizar los procedimientos, evitar disputas y promover el desarrollo saludable de la industria.
Durante el tratamiento térmico al vacío, el fenómeno de la absorción de carbono por las piezas de trabajo suele dar lugar a ideas erróneas. Algunos atribuyen erróneamente la causa a dos factores: uno, la absorción de carbono del aceite de enfriamiento; y dos componentes de grafito en la cámara de calentamiento. Sin embargo, el verdadero problema suele ser la limpieza de la cámara de calentamiento. Cuando las piezas de trabajo entran y salen del horno, junto con las cestas de material y los carros de carga, el aceite de enfriamiento contamina la cámara, lo que forma una atmósfera reductora volátil que contribuye a la absorción de carbono.
Es importante tener en cuenta que si las piezas de trabajo se enfrían con aceite a temperaturas inferiores a 1050 °C y si se preenfrían antes de entrar en el aceite, la absorción de carbono normalmente no es significativa. Si bien los componentes de grafito en la cámara de calentamiento contribuyen a la absorción de carbono, su impacto es mucho menos significativo que la contaminación causada por el aceite de enfriamiento residual.
La distorsión durante el tratamiento térmico implica tanto cambios microestructurales como distorsiones de forma. Los estudios han demostrado que, en condiciones idénticas de organización y dureza, el tratamiento térmico al vacío produce una distorsión microestructural mínima en comparación con otros tipos de hornos. Sin embargo, en términos de distorsión de la forma, el tratamiento térmico al vacío no siempre tiene la ventaja. Otros procesos, como el enfriamiento convencional, pueden controlar fácilmente la distorsión utilizando métodos como el enfriamiento gradual, el enfriamiento isotérmico y el enderezamiento del lado del horno. Por el contrario, el enfriamiento al vacío a veces puede exacerbar la distorsión debido a la falta de dichas capacidades funcionales.
Un malentendido común es que el tratamiento térmico al vacío minimiza todas las formas de distorsión, lo que podría conducir a una selección inadecuada del proceso en la práctica.
El color formado en la superficie del acero después del templado, debido a la película de óxido, se utiliza a menudo para estimar la temperatura de templado. De hecho, el color del templado cambia con la temperatura, con tiempos estándar de alrededor de 5 minutos a diferentes temperaturas, lo que da como resultado colores característicos para varios aceros (por ejemplo, el acero al carbono a 200°C es amarillo claro, a 220°C es amarillo hierba, etc.).
Sin embargo, es fundamental enfatizar que el color templado está influenciado tanto por la temperatura como por el tiempo. A la misma temperatura, ampliar el tiempo de exposición dará como resultado un color que corresponde a una temperatura más alta. Juzgar la temperatura de templado únicamente por el color puede llevar a conclusiones inexactas sin considerar el factor tiempo.
Los datos estadísticos sobre fallas tempranas de moldes, tanto nacionales como internacionales, muestran que los procesos de tratamiento térmico inadecuados representan una proporción significativa de las fallas (44% en Japón, 52% en Shanghai). Sin embargo, esto simplemente refleja fallas pasadas y no puede usarse para predecir causas futuras de fallas del molde.
Mucha gente cae en la trampa de atribuir las fallas del molde únicamente al tratamiento térmico, pero la falla del molde es un proceso complejo que requiere un análisis exhaustivo de la calidad del material, el diseño, los métodos de procesamiento, las propiedades del material y otros factores.
El objetivo principal de la forja es eliminar defectos del material, mejorar la microestructura, mejorar las propiedades del material y reducir los costos de mecanizado. Sin embargo, algunos en la industria de la forja se centran únicamente en garantizar la precisión dimensional, descuidando la optimización del material y utilizando tratamientos térmicos posteriores a la forja inadecuados que dan como resultado redes de carburo dañinas.
Dado que las temperaturas de forjado suelen ser mucho más altas que las temperaturas de enfriamiento, esta microestructura deficiente puede afectar negativamente el tratamiento térmico y la calidad del producto. Esto subraya la importancia de mantener una alta calidad de forjado para garantizar resultados eficaces del tratamiento térmico.
El tratamiento térmico no consiste sólo en cumplir los requisitos de dureza. La selección y el control de procesos también son críticos. Algunos profesionales pueden utilizar un subcalentamiento durante el enfriamiento y luego ajustar el revenido para alcanzar apenas el rango de dureza especificado, pero esto aumenta el riesgo de falla temprana, ya que dichos procesos no logran garantizar la transformación adecuada de las microestructuras internas.
El cumplimiento de la dureza no puede enmascarar los defectos en los procesos de tratamiento térmico, y un tratamiento térmico inadecuado puede provocar problemas de fragilidad y grietas durante el uso del producto.
En disputas de calidad, los clientes a menudo asumen que un producto es impecable antes del tratamiento térmico y culpan al tratamiento térmico si surgen problemas, exigiendo una compensación. Sin embargo, esta visión ignora el hecho de que el tratamiento térmico es sólo una parte de la cadena de fabricación y su calidad depende de los pasos previos. Se deben crear condiciones de pretratamiento adecuadas para que el tratamiento térmico sea eficaz.
Algunas personas confían en los valores de dureza manuales para el diseño, sólo para descubrir que no pueden alcanzar la dureza requerida durante el tratamiento térmico. Esto es común, por ejemplo, cuando se utilizan componentes grandes hechos de acero para resortes (p. ej., 60Si2Mn), donde es difícil lograr los valores de dureza del manual debido al espesor variable de la pieza de trabajo.
Factores como la calidad del material, el tamaño del molde, el peso de la pieza de trabajo, la forma y los métodos de procesamiento posteriores afectan el resultado final de la dureza, lo que requiere ajustes para cumplir con las condiciones prácticas y garantizar el rendimiento adecuado del material.
En casos de falla del producto, como una fractura de molde que causa lesiones, algunas empresas rápidamente responsabilizan al fabricante del tratamiento térmico. Sin embargo, esto pasa por alto el hecho de que el fallo del producto es un problema multifactorial que involucra diseño, selección de materiales, procesamiento y uso.
Al igual que en el diagnóstico médico, es necesario un análisis exhaustivo de cada etapa para identificar la verdadera causa del fracaso. Por ejemplo, en un caso, el tratamiento térmico se consideró normal y se descubrió que la causa principal del fallo fue la sobrecarga durante el uso. Es esencial adoptar un enfoque científico y riguroso para la resolución de problemas.
Algunos clientes imponen requisitos estrictos de dureza a los productos tratados térmicamente, exigiendo desviaciones de no más de 1 HRC, aunque los equipos de prueba de dureza permiten tal variación. Esto a menudo lleva a los fabricantes de tratamientos térmicos a utilizar métodos poco razonables para satisfacer estas demandas, creando dificultades operativas.
Esta demanda excesiva refleja una falta de comprensión del proceso de tratamiento térmico y perjudica el sano desarrollo de la industria. Ambas partes deben trabajar juntas, basándose en conocimientos científicos, para establecer tolerancias razonables.
Comúnmente se cree que el templado sólo debe ocurrir después de enfriar a temperatura ambiente, pero esto es incorrecto para muchos aceros, particularmente los aceros de bajo y medio carbono. En estos casos, es mejor proceder al templado mientras la pieza aún se encuentra por encima de la temperatura ambiente, para reducir el riesgo de agrietamiento y mejorar la calidad del producto.
Algunos profesionales creen erróneamente que las piezas de trabajo siempre deben templarse mientras aún están calientes por el enfriamiento. De hecho, la temperatura de entrada al horno para el templado debe basarse en el punto de transformación martensítica del acero, que varía según el material. Seguir ciegamente esta práctica puede provocar grietas y disminución de las propiedades del material.
Algunos gerentes insisten en dejar los moldes a temperatura ambiente durante una semana entre el recocido y el enfriamiento para liberar la tensión, pero esta afirmación carece de respaldo científico. Se debe evitar ampliar innecesariamente los ciclos de producción, basándose en prácticas no respaldadas. Los procesos de tratamiento térmico deben seguir un calendario científicamente justificado.
Algunos clientes intentan ahorrar en costos de procesamiento completando todo el mecanizado dimensional antes del tratamiento térmico y luego esperan que el proceso de tratamiento térmico no cause distorsión. Dado que el tratamiento térmico causa inherentemente distorsión microestructural, algunos cambios dimensionales son inevitables.
Esta práctica, que traslada las presiones de ahorro de costes al tratamiento térmico, no es razonable. Las empresas deben considerar tanto los costos de mecanizado como la calidad del producto, dejando espacio para los ajustes dimensionales necesarios después del tratamiento térmico.
Algunas empresas no eliminan las capas descarburadas antes de probar la dureza, lo que genera lecturas de dureza erróneas. Los procedimientos correctos deben implicar la eliminación de la capa descarburada antes de realizar la prueba para garantizar resultados precisos.
El diagrama de fases hierro-carbono es esencial para comprender los procesos de tratamiento térmico, pero sólo se aplica a aleaciones simples como aceros al carbono y hierros fundidos. Para aceros aleados, es menos aplicable debido a la presencia de otros elementos. Además, el rápido calentamiento y enfriamiento durante el tratamiento térmico no alcanza las condiciones de equilibrio, por lo que el diagrama de fases es más un punto de partida que una guía práctica para las operaciones del proceso.
En el recocido de acero con bajo contenido de carbono, a menudo se supone que se pueden obtener fácilmente granos equiaxiales. Sin embargo, en ciertos aceros como los aceros estabilizados con Al, la formación de granos puede verse afectada por el procesamiento previo y dar como resultado una estructura más deformada, incluso bajo recocido a alta temperatura.
En extrusión, se cree que una menor dureza facilita la deformación del material, pero de hecho, las estructuras perlíticas esferoidizadas, aunque más duras, se deforman mejor. El pretratamiento del material debe centrarse en optimizar tanto la dureza como las propiedades de deformación.
Los usuarios de moldes de forja a menudo exigen una dureza excesivamente alta (por ejemplo, 52-55 HRC), pero esto puede reducir la dureza al rojo, provocando una rápida pérdida de dureza. En cambio, mantener la dureza roja adecuada dentro de un rango de dureza razonable da como resultado un mejor rendimiento del molde.
La idea de que 'un tratamiento térmico perfecto da como resultado piezas perfectas' es engañosa. El tratamiento térmico es sólo
un eslabón de la cadena de producción y se necesita un enfoque holístico de la calidad. Otros factores como los defectos de los materiales, el diseño y el mecanizado desempeñan un papel fundamental.
Conclusión:En el tratamiento térmico, la precisión tanto en el conocimiento como en la práctica es primordial. Los malentendidos pueden provocar procesos ineficaces y fallos en los productos. Al abordar conceptos erróneos comunes y aplicar un enfoque científico y holístico al tratamiento térmico, la industria puede garantizar una mayor calidad, menos disputas y una trayectoria de desarrollo más saludable. Una comunicación clara y un conocimiento profundo de toda la cadena de producción son esenciales para superar los complejos desafíos del tratamiento térmico.
