Metalworking Processes 

Existen tres métodos de trabajo del metal: trabajo en caliente, trabajo en frío y extrusión. El método utilizado depende del metal de que se trate y de la pieza que se desee fabricar, aunque en algunos casos pueden utilizarse tanto el método de trabajo en caliente como el de trabajo en frío para fabricar una misma pieza.

Trabajo en caliente - Hot Working 

Casi todo el acero se trabaja en caliente a partir del lingote para darle alguna forma, a partir de la cual se trabaja en frío o en caliente para darle la forma final. Cuando se extrae un lingote de su molde, su superficie es sólida, pero el interior aún está fundido. A continuación, el lingote se coloca en un pozo de remojo, que retrasa la pérdida de calor, y el interior fundido se solidifica gradualmente. Tras el remojo, la temperatura se iguala en todo el lingote y se reduce a un tamaño intermedio mediante el laminado, lo que facilita su manipulación.

Estructura interna de los metales - Internal Structure of Metals 

Los resultados que se obtienen con el tratamiento térmico dependen de la estructura del metal y de la forma en que ésta cambia cuando se calienta y se enfría. Un metal puro no puede endurecerse mediante un tratamiento térmico, porque su estructura cambia poco cuando se calienta. En cambio, la mayoría de las aleaciones responden al tratamiento térmico, ya que sus estructuras cambian con el calentamiento y el enfriamiento.

Equipos de tratamiento térmico - Heat-Treating Equipment 

El éxito del tratamiento térmico requiere un estrecho control de todos los factores que afectan al calentamiento y enfriamiento de los metales. Este control sólo es posible cuando se dispone del equipo adecuado y éste se selecciona en función del trabajo. Así, el horno debe ser del tamaño y el tipo adecuados y debe ser controlado para que las temperaturas se mantengan dentro de los límites prescritos para cada operación. Incluso la atmósfera dentro del horno afecta al estado de la pieza tratada térmicamente. Además, el equipo de enfriamiento y el medio de enfriamiento deben seleccionarse en función del metal y de la operación de tratamiento térmico. Por último, hay que disponer de equipos para manipular las piezas y los materiales, para limpiar los metales y para enderezar las piezas.

Hornos y baños de sal - Furnaces and Salt Baths 

Hay muchos tipos y tamaños diferentes de hornos utilizados en el tratamiento térmico. Por regla general, los hornos están diseñados para funcionar en determinados rangos de temperatura y el intento de utilizarlos en otros rangos suele dar lugar a un trabajo de calidad inferior.

Medición y control de la temperatura 

Un instrumento termoeléctrico, conocido como pirómetro, mide la temperatura en el horno de tratamiento térmico. Este instrumento mide el efecto eléctrico de un termopar y, por tanto, la temperatura del metal que se está tratando. Un pirómetro completo consta de tres partes: un termopar, cables de extensión y un medidor.

Calentamiento - Heating 

El objetivo del calentamiento es transformar la perlita (una mezcla de tiras alternas de ferrita y carburo de hierro en un solo grano) en austenita a medida que el acero se calienta a través del rango crítico. Como esta transición lleva tiempo, hay que utilizar un ritmo de calentamiento relativamente lento. Normalmente, el acero frío se introduce cuando la temperatura del horno está entre 300 °F y 500 °F por debajo de la temperatura de endurecimiento. De este modo, se evita un calentamiento demasiado rápido a través del rango crítico.

Remojo - Soaking 

La temperatura del horno debe mantenerse constante durante el periodo de remojo, ya que es durante este periodo cuando se produce la reorganización de la estructura interna del acero. Las temperaturas de remojo para varios tipos de acero se especifican en rangos que varían hasta 100 °F. Las piezas pequeñas se remojan en la parte inferior del rango especificado y las piezas pesadas en la parte superior del mismo. La duración del periodo de remojo depende del tipo de acero y del tamaño de la pieza. Naturalmente, las piezas más pesadas requieren un remojo más largo para garantizar un calentamiento uniforme en toda la pieza. Como regla general, un período de remojo de 30 minutos a 1 hora es suficiente para una operación de tratamiento térmico media.

Enfriamiento - Cooling 

La velocidad de enfriamiento a través del rango crítico determina la forma que conserva el acero. Se utilizan varios ritmos de enfriamiento para obtener los resultados deseados. El aire es un medio de enfriamiento lento, pero es mucho más rápido que el enfriamiento en el horno. Los líquidos son los medios de enfriamiento más rápidos y, por tanto, se utilizan en el endurecimiento de los aceros.

Medios de enfriamiento - Quenching Media 

Las soluciones de enfriamiento actúan únicamente por su capacidad de enfriar el acero. No tienen ninguna acción química beneficiosa sobre el acero templado y no aportan por sí mismas ninguna propiedad inusual. La mayoría de los medios de enfriamiento se cumplen satisfactoriamente con agua o soluciones acuosas de sales inorgánicas, como la sal de mesa o la sosa cáustica, o con algún tipo de aceite. La velocidad de enfriamiento es relativamente rápida durante el enfriamiento en salmuera, algo menos rápida en agua y lenta en aceite.

Equipo de enfriamiento - Quenching Equipment 

El tanque de enfriamiento debe ser del tamaño adecuado para manejar el material que se está enfriando. Utilice bombas de circulación y refrigeradores para mantener temperaturas aproximadamente constantes cuando se realice una gran cantidad de temple. Para evitar la acumulación de una alta concentración de sal en el tanque de enfriamiento, hay que prever la adición de agua dulce al tanque de enfriamiento utilizado para los baños de sal fundida.

Trabajo en frío/endurecimiento - Cold Working/Hardening 

El trabajo en frío se aplica al trabajo mecánico realizado a temperaturas inferiores al rango crítico. El resultado es un endurecimiento por deformación del metal. De hecho, el metal suele endurecerse tanto que es difícil continuar el proceso de conformación sin ablandar el metal mediante el recocido.