Temple y revenido: los fundamentos del tratamiento térmico Q&T

Qué hace cada uno de los dos pasos

El temple consiste en calentar el acero hasta el intervalo de austenita y enfriarlo con la rapidez suficiente para que la austenita no pueda descomponerse en ferrita y perlita blandas. En su lugar se transforma en martensita — una estructura dura y fuertemente tensionada que confiere al acero su potencial de resistencia. El revenido recalienta después el acero templado a una temperatura moderada, cediendo una cantidad controlada de dureza a cambio de una gran ganancia en tenacidad y ductilidad.

Ninguno de los dos pasos funciona por sí solo. La martensita recién templada es dura pero frágil y está llena de tensiones internas; el revenido es lo que la convierte en un material de ingeniería utilizable.

La secuencia microestructural

1. Austenización — normalmente 30–50 °C por encima de la temperatura crítica superior del grado. El carbono y los elementos de aleación se disuelven en la austenita; aquí se fija el tamaño de grano, por lo que el sobrecalentamiento sale caro.
2. Temple — aceite, polímero, agua o gas a alta presión, elegidos según la templabilidad y la tolerancia a la deformación. La velocidad de enfriamiento debe superar la velocidad crítica de enfriamiento del acero en toda la sección.
3. Revenido — mantenido por debajo de la temperatura crítica inferior (Ac1), habitualmente entre unos 150 °C y 650 °C según el objetivo. Los carburos precipitan, las tensiones internas se relajan y la austenita retenida se descompone.

El equilibrio dureza–resistencia–tenacidad

La temperatura de revenido es el principal parámetro de ajuste. Las temperaturas bajas de revenido (aproximadamente 150–250 °C) mantienen la dureza cerca del máximo del estado recién templado y son adecuadas para herramientas y piezas de desgaste. El revenido en el intervalo medio ofrece combinaciones propias de resortes. Las temperaturas altas de revenido (aproximadamente 500–650 °C) producen el clásico estado de temple y revenido para ingeniería: dureza moderada, alto límite elástico y buena tenacidad al impacto — el estado de suministro de grados como 4140 y 42CrMo4 en servicio de ejes y tornillería.

Una regla práctica útil: cada aumento de la temperatura de revenido reduce la resistencia y aumenta la tenacidad, y el diseñador elige el punto de esa curva que necesita la aplicación.

Por qué importa el tamaño de la sección

El temple enfría primero la superficie. En una sección gruesa, el núcleo se enfría más lentamente, puede no llegar a formar martensita completa y termina como una mezcla más blanda de ferrita/bainita — y el revenido no puede recuperar la dureza que el temple nunca produjo. Por eso:

• Las normas indican las propiedades mecánicas por sección de referencia (ruling section); el mismo grado garantiza menos en una barra de 200 mm que en una de 40 mm.
• El contenido de aleación (Cr, Mo, Ni, Mn, B) aumenta la templabilidad — la profundidad hasta la que se forma martensita —, razón por la cual las piezas críticas de gran tamaño utilizan grados aleados en lugar de acero al carbono simple.
• Las afirmaciones de dureza en todo el espesor deben comprobarse siempre frente a la sección que realmente se va a mecanizar, idealmente en una probeta cortada de la propia pieza.

Dónde encaja el temple y revenido entre los tratamientos

El temple y revenido es el miembro de alto rendimiento de la familia de tratamientos térmicos. El normalizado y el recocido reordenan la estructura a velocidades de enfriamiento de equilibrio y proporcionan propiedades moderadas; el temple y revenido evita por completo el equilibrio para aprovechar la martensita, razón por la cual un acero aleado templado y revenido puede ofrecer aproximadamente el doble de límite elástico que el mismo acero normalizado. El coste es el control del proceso: la deformación, las grietas de temple y las tensiones residuales son riesgos reales que el recocido nunca presenta, y la pieza suele necesitar margen para enderezado, sobreespesor para rectificado o ambos. Ese intercambio — propiedades máximas a cambio de la máxima disciplina de proceso — es la razón por la que el temple y revenido se especifica deliberadamente, pieza a pieza, y no como un estado por defecto.