En metalurgia, el temple se define como "extracción controlada de calor". La palabra más importante en esta definición es "controlado". El enfriamiento rápido es un método rápido para devolver los metales a temperatura ambiente después del tratamiento térmico para evitar que el proceso de enfriamiento altere significativamente la microestructura del metal. Al sumergir un objeto de metal en aceite o agua, la elección de aire líquido o forzado se denomina medio, después de lo cual el metal se enfría rápidamente de las altas temperaturas cuando se forma. Esto se usa a menudo para preservar las propiedades mecánicas relacionadas con la estructura cristalina o la distribución de fases, que se pierden con el enfriamiento lento. Esta técnica se suele aplicar a objetos de acero que imparten dureza. Por otro lado, los objetos de cobre endurecidos por martilleo u otra deformación a temperatura normal pueden restaurarse a un estado maleable mediante calentamiento y enfriamiento.
¿Cómo apagar?
Los medios de enfriamiento comúnmente utilizados incluyen polímeros de propósito especial, convección de aire forzado, agua dulce, salmuera y aceite. El agua es un medio eficaz cuando el objetivo es lograr la máxima dureza en el acero. Sin embargo, el uso de agua puede hacer que el metal se agriete o se deforme.
Si no se requiere una dureza extrema, se puede usar aceite mineral, aceite de ballena o aceite de semilla de algodón en el proceso de enfriamiento. Para los no iniciados, el proceso de extinción puede parecer dramático. A medida que el trabajador metalúrgico transfiere el metal caliente al medio seleccionado, una gran cantidad de vapor se eleva desde el metal.
Medios de enfriamiento
Hay una variedad de medios de extinción disponibles para realizar el proceso de extinción. Cada medio tiene sus propias características de extinción únicas. Las consideraciones para el tipo de medio utilizado incluyen la velocidad de extinción, las preocupaciones ambientales de los medios de extinción, el reemplazo de los medios de extinción y el costo de los medios de extinción. Los siguientes son los principales tipos de medios de extinción:
Aire
Aceite
agua
salmuera
Aire
El aire es un medio de enfriamiento popular que se usa para enfriar los metales para el enfriamiento. La asequibilidad es uno de los principales beneficios del aire. Su asequibilidad es el resultado de su abundancia en la tierra. De hecho, cualquier material que se calienta y luego se enfría a temperatura ambiente simplemente estando solo se considera enfriado por aire. El enfriamiento con aire también es más intencional cuando se comprime y se fuerza alrededor del metal que se está apagando. Esto enfría las piezas más rápido que el aire quieto, aunque incluso el aire comprimido puede enfriar muchos metales con demasiada lentitud como para cambiar las propiedades mecánicas.
Aceite
El aceite puede apagar el metal calentado más rápido que el aire comprimido. Para apagar con aceite, coloque la parte calentada en un tanque lleno de algún tipo de aceite. El aceite también se puede enjuagar a través de las piezas. Debido a las diferentes velocidades de enfriamiento y puntos de inflamación, generalmente se usan diferentes tipos de aceites dependiendo de la aplicación. Sin embargo, la tasa de extinción del aceite es mucho menor que la del agua. La ferrita y la troostita pueden formarse incluso en pequeñas porciones. Se pueden lograr velocidades intermedias entre el agua y el aceite con agua que contenga entre un 10 y un 30 % de Ucon, una sustancia con solubilidad inversa y, por lo tanto, se deposita sobre los objetos para disminuir la velocidad de enfriamiento. Para minimizar la deformación, los objetos cilíndricos largos deben enfriarse verticalmente, con los bordes de las partes planas y las partes gruesas entrando primero en el baño de fusión. Para evitar que las burbujas de vapor formen puntos blandos, se debe agitar el baño de enfriamiento rápido con agua.
Agua
El agua también es capaz de apagar rápidamente los metales calientes. Enfría el metal más rápido que el aceite. De manera similar al enfriamiento con aceite, el tanque se llena con agua y el metal calentado se sumerge en él. También se puede enjuagar a través de las piezas. Un beneficio del agua es que la inflamabilidad del medio no es un problema. Además, el agua es uno de los medios de enfriamiento más efectivos que requieren la máxima dureza, pero es propensa a la deformación y el agrietamiento del producto. Cuando se pueda sacrificar la firmeza, use aceites de ballena, de semilla de algodón y minerales. Estos tienden a oxidarse y formar lodos, lo que reduce la eficiencia.
Salmuera
La salmuera es una mezcla de agua y sal. El agua salada se enfría más rápido que el aire, el agua y el aceite. La razón de esto es que la mezcla de sal y agua evita que se formen burbujas cuando entra en contacto con el metal calentado. Esto significa que una mayor parte de la superficie del metal estará cubierta por líquido, en lugar de burbujas.
Acero Reforzado
Cuando se habla del proceso de enfriamiento, el acero merece una mención especial porque sus propiedades mecánicas son muy sensibles al enfriamiento. A través de un proceso de enfriamiento llamado endurecimiento por enfriamiento rápido, el acero se eleva a una temperatura superior a su temperatura de recristalización y se enfría rápidamente a través del proceso de enfriamiento rápido. En comparación con el enfriamiento lento, el enfriamiento rápido cambia la estructura cristalina del acero. Según el contenido de carbono y los elementos de aleación del acero, puede dejar una microestructura más dura y quebradiza, como martensita o bainita, a medida que se somete al proceso de templado. Estas microestructuras conducen a un aumento de la resistencia y dureza del acero. Sin embargo, hacen que el acero sea susceptible al agrietamiento y reducen en gran medida la ductilidad. Por esta razón, algunos aceros se recocen o normalizan después del proceso de templado.
Proceso de Enfriamiento
El proceso de enfriamiento está diseñado para cambiar la microestructura del metal junto con procesos térmicos. Si se hace correctamente, esto producirá la máxima resistencia y una buena elongación en la fundición.
El temple del acero generalmente se logra por inmersión en agua, aceite, solución de polímero o sal, aunque a veces se usa aire forzado. Como resultado del enfriamiento, el hardware de producción debe desarrollar una microestructura de enfriamiento aceptable y, en áreas críticas, las propiedades mecánicas deben cumplir con las especificaciones mínimas después de templar la pieza. La efectividad del enfriamiento depende de las propiedades de enfriamiento del medio de enfriamiento en relación con la capacidad de endurecimiento del acero. Por lo tanto, los resultados pueden variar al cambiar la composición del acero o la agitación, la temperatura y el tipo de medio de enfriamiento.
El diseño del sistema de enfriamiento rápido y la minuciosidad del mantenimiento del sistema contribuyen al éxito del proceso. El diseño de la pieza también contribuye a las propiedades mecánicas y la distorsión debida al temple.
