tabla de solución de problemas del tratamiento térmico del acero para herramientas

Siete defectos que obligan a devolver una herramienta endurecida al horno o al contenedor de chatarra, con la causa de cada uno y la comprobación o modificación que lo corrige. Se abordan la dureza excesiva o insuficiente, la descarburación, la dureza desigual, la deformación, el cambio de tamaño y el agrietamiento durante el endurecimiento.

Defectos del tratamiento térmico, causas y soluciones

Agrupado por el defecto que tiene delante. Cada línea nombra una posible causa y la acción que la elimina. Las temperaturas, tiempos de permanencia y los medios de temple para cada grado están en la Tabla de endurecimiento y revenido, y la dureza que produce una temperatura de revenido está en el tabla de templado.

Posible causa	Qué revisar o cambiar
Dureza superior a la especificada
Control deficiente de la temperatura del horno	Revise y calibre los controles del horno periódicamente.
Carburación superficial	Recocer y/o endurecer en hornos con atmósferas neutras controladas.
Utilizar temperaturas de endurecimiento demasiado altas	No exceda el rango de temperatura de endurecimiento recomendado por el fabricante.
Sobrecalentamiento y/o remojo excesivo a la temperatura de endurecimiento.	No exceda los tiempos de remojo para endurecimiento recomendados por el fabricante, que varían según el tipo de horno.
Ciclos insuficientes y/o cortos de la operación de templado.	Seleccione la temperatura de revenido más alta compatible con la dureza requerida. Mantenga a la temperatura de revenido durante 120 min/pulg. (4,72 min/mm) de espesor en caliente. Aceros para herramientas de doble y triple revenido con endurecimiento al aire.
Dureza inferior a la especificada
Control deficiente de la temperatura del horno	Revise y calibre los controles del horno periódicamente.
descarburación superficial	Recocer y/o endurecer en hornos con atmósferas neutras controladas.
Utilizar una temperatura de endurecimiento demasiado baja	Manténgase dentro del rango de temperatura de endurecimiento recomendado por el fabricante.
Remojo insuficiente a la temperatura de endurecimiento.	Precaliente completamente antes del endurecimiento. Siga los tiempos de remojo de austenización (endurecimiento) recomendados.
Enfriamiento demasiado lento y/o interrupciones en el enfriamiento	Enfriar de forma uniforme y sin interrupciones. Para aceros de endurecimiento al aire, emplear un flujo de aire uniforme con ventilador cuando el tamaño de la sección requiera más que un enfriamiento al aire libre para una correcta refrigeración.
El revenido se realiza a una temperatura demasiado elevada para el nivel de dureza deseado.	Siga las pautas de atemperado recomendadas.
Dureza desigual en toda la superficie
Descarburación superficial y/o incrustaciones superficiales	Asegúrese de eliminar toda la descarburación antes del endurecimiento. Recocine y/o endurezca en atmósferas neutras controladas o, si no están disponibles, utilice papel de aluminio inoxidable. Selle todas las aberturas del horno para evitar la entrada de aire. Mantenga los hornos en buen estado para que puedan sellarse correctamente.
enfriamiento no uniforme	Al enfriar secciones grandes con aire, utilice un flujo de aire uniforme con ventilador para acelerar el enfriamiento. Las secciones pequeñas se pueden enfriar al aire libre en un lugar donde la circulación del aire no esté obstruida. Los líquidos de enfriamiento deben agitarse y mantenerse fríos, posiblemente con un enfriador. Mantenga limpios los baños de enfriamiento líquido. Utilice soluciones de salmuera en lugar de agua.
Descarburación y formación de incrustaciones en la superficie.
No se logra eliminar la descarburación superficial de la barra de material.	Utilice aceros libres de descarburación siempre que sea posible. Compruebe y elimine la cascarilla superficial y la descarburación según lo recomendado en el material laminado en bruto.
Si no se calienta y se mantiene en una atmósfera neutra del horno durante el endurecimiento.	Recocer y/o endurecer en atmósfera neutra controlada, al vacío o en un horno de sales neutras.
Distorsión, flexión, curvatura o torsión
Configuraciones de diseño complejas	Diseñar la pieza con mínimos concentradores de tensión, evitando secciones de esquinas internas afiladas, secciones gruesas adyacentes a secciones delgadas, agujeros ciegos y agujeros con secciones de pared delgada.
Se liberaron las tensiones mecánicas derivadas del trabajo en frío (mecanizado).	Alivio de tensiones previo al endurecimiento para eliminar las tensiones mecánicas.
Sujeción y soporte insuficientes de las piezas en el horno	No sobrecargue los hornos. Sujete la pieza de trabajo correctamente dentro del horno, suspendiéndola verticalmente siempre que sea posible. Sujete las piezas de trabajo largas y delgadas a las placas de soporte siempre que sea posible.
Choque térmico por calentamiento demasiado rápido hasta la temperatura de endurecimiento.	Precalentar completamente antes del endurecimiento. Calentar hasta alcanzar y mantener uniformemente a esa temperatura.
No calentar y mantener uniformemente a la temperatura de endurecimiento.	Precalentar completamente. No sobrecargar los hornos. Mantener a temperatura de endurecimiento durante todo el proceso.
enfriamiento no uniforme	Utilice aceros de endurecimiento al aire siempre que sea posible. Enfríe uniformemente.
Cambio de tamaño, encogimiento o crecimiento
Transformación incompleta y/o no uniforme de austenita a martensita.	Enfriar de forma completa y uniforme. No realizar ciclos cortos de revenido. Realizar doble y triple revenido en aceros de endurecimiento al aire. Emplear enfriamiento bajo cero y criogénico para lograr una transformación completa (austenita a martensita).
Agrietamiento durante el endurecimiento
Los controles imprecisos del horno permiten una austenización excesiva o insuficiente.	Compruebe y calibre los controles del horno.
Las configuraciones de diseño crean concentradores de tensión.	Simplificar los diseños de piezas que incorporan concentradores de tensión.
Concentraciones de tensión mecánica severa	Aliviar la tensión en piezas que han sido sometidas a un trabajo en frío intenso antes del tratamiento térmico.
Carburación y descarburación	Recocer y/o endurecer en hornos con atmósferas neutras controladas.
El engrosamiento del grano debido al sobrecalentamiento y al remojo excesivo hace que el acero sea quebradizo.	Precaliente bien antes de endurecer. No remoje demasiado ni demasiado poco.
enfriamiento no uniforme	Enfriar uniformemente. Utilizar aceros de endurecimiento al aire siempre que sea posible.
Templado de ciclo corto (insuficiente) después del enfriamiento	Revenido inmediatamente después del temple. Evitar el revenido a temperaturas inferiores a 204 °C (400 °F). Aceros de temple al aire con doble y triple revenido.

Fuente: Tool and Die Making Troubleshooter (RM Leed), capítulo 8, lista de solución de problemas, de la práctica de tratamiento térmico de Bethlehem Steel.

Leyendo la tabla

La mayoría de estos defectos se remontan a uno de dos hábitos. Un ciclo corto omite el remojo y deja el núcleo por debajo de la temperatura de endurecimiento, y un control impreciso del horno permite que la pieza se mantenga por encima o por debajo del objetivo. Planifique todo el ciclo de precalentamiento, remojo de austenización, temple y revenido, y luego mantenga el programa. Cuando la pieza debe ser aliviada de tensiones antes del endurecimiento, los ciclos están en el Gráfico de recocido y normalización.

El agrietamiento es el defecto que menos aviso da. Los aceros que se transforman lentamente soportan menos tensión durante el temple, por lo que grado de endurecimiento al aire es la opción más segura para una pieza con esquinas afiladas o secciones mixtas que una grado endurecible al aceite. El página de agrietamiento durante el temple cubre los mecanismos y la lista de Errores en el tratamiento térmico D2 Cubre los hábitos de compra que hay detrás de la mayoría de ellos.

Una pieza que marca bajo en la superficie generalmente perdió carbono en lugar de dureza. La descarburización se manifiesta en una cara rectificada como una capa blanda de unas pocas milésimas de profundidad, y una lima o un ensayo Rockwell en la superficie no la detectarán una vez eliminada la capa. Verifique la dureza en una cara recién rectificada antes de culpar al acero, y utilice el Métodos de ensayo de dureza cuando un archivo no es suficiente. Los valores leídos en equipos Vickers o Brinell se convierten en el calculadora de conversión de dureza.

El cambio de tamaño no es un defecto. Todos los aceros para herramientas crecen un poco durante el endurecimiento y el D2 es el que menos se mueve, por lo que a una matriz que debe mantener una tolerancia se le da un margen de acabado y se rectifica después del tratamiento térmico. El crecimiento esperado para cada familia está en el tabla de cambio de tamaño, y el material para quitar una barra laminada en caliente para obtener metal limpio antes del mecanizado está en el Tabla de sobremedida de mecanizado.

El tamaño de la sección determina la velocidad a la que se debe templar una pieza para que se endurezca por completo, y un temple más rápido de lo que la sección necesita añade tensión innecesaria. La sección que cada grado endurecerá por completo se encuentra en el tabla de templabilidad. Un horno con pirómetro y una gráfica aún necesita una verificación cruzada en la pieza misma, que es lo que el Tabla de colores por temperatura es para. Las grietas que aparecen después de que el troquel está en servicio en lugar de después del enfriamiento a menudo comienzan en un capa blanca EDM o una molienda sin alivio, así que revise los pasos de acabado, así como el horno.

El ciclo para un grado está en el Guía de tratamiento térmico D2, con páginas coincidentes para A2, O1, S7, H13 y M2.

Precalentar en dos pasos

Una pieza que se introduce directamente en un horno a la temperatura de endurecimiento sufre un choque térmico antes de alcanzar la dureza deseada. Precaliente la pieza primero en una o dos etapas y manténgala a esa temperatura el tiempo suficiente para que el núcleo alcance la temperatura adecuada, no solo la superficie.

Documenta el ciclo y guarda el certificado.

Un registro de tratamiento térmico que incluya la temperatura de austenización, el tiempo de remojo, el medio de enfriamiento y los ciclos de revenido es lo que resuelve una discusión sobre una pieza defectuosa. guía de tratamiento térmico establece los campos que vale la pena registrar y el certificado de fábrica Esto demuestra la composición química que se utilizó en el horno.

Separar la causa del diseño

Una pieza que se agrieta siempre en la misma esquina es un problema de diseño y no un problema del horno. Los defectos de diseño que se repiten en las fallas de herramientas y matrices, y la evidencia de cada caso, se recopilan en la página de análisis de fallas de herramientas y matrices. Los concentradores de tensiones, las esquinas internas agudas y las secciones gruesas junto a las delgadas fallan en el tratamiento térmico antes de fallar en servicio, por lo que Selección de grado comienza con la geometría de la herramienta.

Compruebe el medio de enfriamiento

El aceite que ha permanecido en el tanque durante años se enfría más lentamente de lo necesario, y el enfriamiento al aire en secciones gruesas resulta desigual. Mantenga los fluidos de enfriamiento en agitación y fríos, y utilice un ventilador para las secciones grandes que se endurecen al aire. Una pieza con una temperatura baja en el núcleo pero alta en la esquina suele presentar un problema de enfriamiento.

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Fuentes: Tool and Die Making Troubleshooter (R. M. Leed, Hanser Gardner), lista de resolución de problemas del capítulo 8, basada a su vez en datos y folletos de tratamiento térmico de Bethlehem Steel. Datos de referencia solo para comparación. Confirme el ciclo con su tratador térmico y la hoja de datos del fabricante antes de la producción. Aobo Steel suministra acero para herramientas en estado recocido, y el temple sigue siendo el tratamiento térmico del cliente.