Templabilidad y templabilidad del acero
- Templabilidad
La templabilidad se refiere a la propiedad inherente de un grado de acero para obtener la profundidad de la capa endurecida (capa de martensita) durante el temple bajo condiciones especificadas.
Si una pieza de acero puede ser completamente endurecida está relacionado con la velocidad de enfriamiento crítica (vk) del acero durante el temple.
Indicador de medición: Expresado por la profundidad efectiva de la capa endurecida alcanzable cuando una probeta estándar se templa bajo ciertas condiciones.
Profundidad de la capa endurecida: Se refiere a la distancia desde la superficie de una pieza de acero hasta la ubicación donde la estructura martensítica representa el 50% internamente. Cuanto mayor sea la profundidad de la capa endurecida, mayor será la templabilidad; cuando la profundidad de la capa endurecida alcanza el núcleo, la pieza de trabajo está completamente endurecida.
2. Influencia de la templabilidad en las propiedades mecánicas del acero
La templabilidad tiene un impacto significativo en las propiedades mecánicas del acero. Si una pieza de trabajo está completamente endurecida, sus propiedades superficiales son uniformes y consistentes, lo que permite ejercer todo el potencial de las propiedades mecánicas del acero. Si no está completamente endurecida, habrá diferencias en las propiedades superficiales; especialmente después del revenido a alta temperatura, la tenacidad del núcleo será menor que la de la capa superficial.
Bajo las mismas condiciones de austenización, la templabilidad del mismo tipo de acero es idéntica.
Para la profundidad de la capa endurecida: temple en agua > temple en aceite; piezas de trabajo pequeñas > piezas de trabajo grandes.
3. Factores que afectan la templabilidad
La templabilidad es una propiedad inherente del acero, independiente de las condiciones externas del acero (como la forma, el tamaño, el área de la superficie y el medio de enfriamiento), pero está estrechamente relacionada con su velocidad de enfriamiento crítica. Cuanto menor sea la velocidad de enfriamiento crítica, mayor será la templabilidad del acero.
Todos los factores que afectan la velocidad de enfriamiento crítica (o la posición de la curva C) — como la composición química, la temperatura de temple y el tiempo de espera — influirán en la templabilidad.
1）Composición química
- Contenido de carbono: Entre el acero hipoeutectoide, el acero eutectoide y el acero hipereutectoide, el acero eutectoide tiene la velocidad de enfriamiento crítica más pequeña y la templabilidad más alta entre los aceros al carbono. La templabilidad del acero hipoeutectoide aumenta con el aumento del contenido de carbono. Dentro del rango normal de temperatura de calentamiento de temple, la templabilidad del acero hipereutectoide disminuye a medida que aumenta el contenido de carbono.
- Elementos de aleación: Todos los elementos de aleación, excepto el cobalto, desplazan la curva C hacia la derecha, reducen la velocidad de enfriamiento crítica y mejoran la templabilidad.
2）Temperatura de temple y tiempo de espera
Aumentar la temperatura de calentamiento y extender el tiempo de espera puede mejorar apropiadamente la templabilidad del acero. Sin embargo, este método causará un engrosamiento del grano, por lo que generalmente no se adopta.
4. Determinación de la templabilidad: Prueba de temple final (Prueba de temple final Jominy)
5. Aplicaciones de la templabilidad
1）Estimación de la profundidad de la capa endurecida
Durante el diseño de la pieza, la curva de templabilidad conocida se puede utilizar para estimar la profundidad efectiva de la capa endurecida de la pieza.
2）Selección de materiales basada en la profundidad de la capa endurecida
La profundidad efectiva de la capa endurecida tiene un impacto significativo en las propiedades mecánicas de la pieza de trabajo.
Cuando la pieza de trabajo está completamente endurecida, se puede obtener una estructura distribuida uniformemente a lo largo de toda la sección transversal después del revenido, y sus propiedades mecánicas también son consistentes.
Cuando no está completamente endurecida, las propiedades mecánicas del núcleo de la pieza de trabajo son inferiores a las de la capa endurecida superficial.
Cuando la tensión de la pieza de trabajo se distribuye uniformemente a lo largo de la sección transversal y las propiedades mecánicas en la sección transversal son consistentes, se debe seleccionar acero con alta templabilidad.
Para piezas sometidas a cargas de flexión o torsión (como ejes), la tensión superficial es la más alta, mientras que la tensión del núcleo es muy baja, por lo que se debe seleccionar acero con poca templabilidad.
Bajo las mismas condiciones de austenización, la templabilidad del mismo tipo de acero es idéntica.
*Dureza después del temple (Templabilidad para la máxima dureza)
En condiciones normales de temple, se refiere a la dureza máxima alcanzable al obtener una estructura martensítica. Su principal factor influyente depende del contenido de carbono en la martensita y tiene poco que ver con los elementos de aleación. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la dureza después del temple.
Por ejemplo, el acero de baja aleación al carbono tiene muy buena templabilidad pero baja dureza después del temple. Otro ejemplo es el acero para herramientas con alto contenido de carbono, que tiene poca templabilidad pero alta dureza después del temple.
Típicamente, el acero de aleación de carbono medio 40Cr y el acero al carbono 45 se utilizan para la comparación. El primero contiene el elemento de aleación cromo, por lo que su templabilidad es mayor que la del segundo; sin embargo, su contenido de carbono es menor que el del segundo, lo que resulta en una dureza ligeramente menor después del temple.
Nota: El acero con alta templabilidad no necesariamente tiene alta dureza después del temple, y viceversa.
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