Defectos comunes durante el tratamiento térmico

 

El tratamiento térmico es un eslabón muy importante en el proceso de transformación de materiales. Modifica la estructura interna del material mediante el control de los procesos de calentamiento, aislamiento y enfriamiento, mejorando así su rendimiento.

Sin embargo, durante el tratamiento térmico pueden aparecer algunos defectos que afectan a la calidad final del material. A continuación se indican algunos defectos comunes del tratamiento térmico, sus causas y los métodos de tratamiento correspondientes:

 

Sobrecalentamiento

El sobrecalentamiento suele producirse durante el tratamiento térmico de los rodamientos. Cuando la temperatura de calentamiento es demasiado alta o el tiempo de mantenimiento es demasiado largo, la estructura local o global del rodamiento cambiará. Los granos se vuelven más gruesos, la dureza disminuye e incluso pueden producirse grietas y fragilidad. Estos cambios pueden afectar significativamente al rendimiento del rodamiento y a su vida útil.

El aumento de la austenita retenida en las estructuras sobrecalentadas provocará una disminución de la estabilidad dimensional. Además, debido al sobrecalentamiento de la estructura templada, los cristales del acero se vuelven gruesos, se reduce la tenacidad de las piezas y también se reducirá la resistencia al impacto. Estos problemas pueden acabar provocando la fatiga, la deformación y el agrietamiento del rodamiento durante su uso, lo que afecta gravemente a su precisión y fiabilidad. En casos extremos, el sobrecalentamiento puede incluso provocar grietas por enfriamiento.

 

En el caso de las piezas del rodamiento que se han sobrecalentado, se puede recurrir a la normalización o al recocido completo para remediarlo. Estos métodos de tratamiento térmico pueden reajustar la estructura del rodamiento y mejorar su rendimiento.

 

Para evitar el sobrecalentamiento, la medida más importante es controlar estrictamente la temperatura y el tiempo de calentamiento. En concreto, se pueden adoptar las siguientes medidas:

• Optimizar el proceso de tratamiento térmico: De acuerdo con el material y los requisitos de rendimiento del rodamiento, formular parámetros razonables del proceso de tratamiento térmico, incluyendo la temperatura de calentamiento, el tiempo de mantenimiento y el método de enfriamiento.
• Utilizar equipos de calentamiento avanzados: Utilizar equipos que controlen con precisión la temperatura y el tiempo de calentamiento, como hornos de calentamiento por inducción de alta frecuencia, puede evitar más eficazmente el sobrecalentamiento.
• Reforzar la supervisión del proceso: Durante el proceso de tratamiento térmico, refuerce la supervisión y el registro de parámetros como la temperatura, el tiempo y la velocidad de enfriamiento, y detecte y gestione a tiempo las situaciones anómalas.

 

Subcalentamiento

El recalentamiento es un problema que no puede ignorarse durante el tratamiento térmico, especialmente en el campo de la fabricación de rodamientos. Debido a una baja temperatura de enfriamiento o a un enfriamiento deficiente, en el interior del rodamiento puede formarse una estructura de troostita excesiva, es decir, una estructura subcalentada. Este estado de organización supone una grave amenaza para el rendimiento y la vida útil del cojinete.

Concretamente, el tejido subcalentado provocará una fuerte disminución de la dureza y la resistencia al desgaste del rodamiento. La dureza es un indicador importante de la resistencia del rodamiento a la presión externa y a la fricción, mientras que la resistencia al desgaste está directamente relacionada con la vida útil de los rodamientos. Cuando un rodamiento tiene un tejido subcalentado, su dureza local o global se reduce, haciendo que el rodamiento sea propenso a la deformación y al desgaste cuando está sometido a presión y fricción, lo que afecta gravemente al funcionamiento normal del rodamiento.

 

To remedy underheated parts, a common method is to perform spheroidizing annealing. Spheroidizing annealing is a heat treatment process that uses heating and cooling processes to form a spherical distribution of carbides in the bearing. This method can eliminate or reduce the impact of underheated tissue, improve the hardness and wear resistance of the bearing, and thereby restore its performance.

 

Sin embargo, evitar el subcalentamiento es aún más crítico.

• La principal medida preventiva es controlar estrictamente la temperatura de calentamiento. Durante el proceso de tratamiento térmico, debe determinarse un rango de temperatura de calentamiento adecuado en función del material y los requisitos de rendimiento del rodamiento.
• Además, el mantenimiento y la inspección del equipo de calentamiento también son cruciales para garantizar que puede controlar con precisión la temperatura de calentamiento y evitar el subcalentamiento causado por las fluctuaciones de temperatura.

 

Sobrecombustión

La sobrecombustión es un problema muy grave durante el tratamiento térmico de los rodamientos. Suele producirse cuando la temperatura de calentamiento es demasiado alta, provocando la fusión de los límites de grano de la austenita o la oxidación de los granos. Este fenómeno provoca grandes daños en las propiedades mecánicas integrales del acero para rodamientos, haciéndolo frágil y afectando así gravemente a la vida útil del rodamiento.

 

Una vez que un rodamiento se quema en exceso, su rendimiento se ve irreversiblemente dañado. Por lo tanto, las piezas sobrequemadas a menudo sólo pueden desecharse sin ninguna medida correctiva para restaurar su rendimiento original. Esto no sólo aumenta los costes de producción, sino que también puede afectar al funcionamiento normal de toda la línea de producción.

 

Para evitar que se produzcan sobrecalentamientos, hay que tomar una serie de medidas estrictas.

• En primer lugar, la temperatura de calentamiento debe controlarse estrictamente para garantizar que el rodamiento se trata térmicamente dentro de un intervalo de temperatura adecuado. Esto requiere un equipo preciso de control de la temperatura y operarios experimentados para garantizar la precisión y la estabilidad de la temperatura.
• En segundo lugar, el control del tiempo de calentamiento también es crucial. Un tiempo de calentamiento excesivo puede provocar cambios en la estructura interna del rodamiento, aumentando así el riesgo de sobrecalentamiento. Por lo tanto, es necesario desarrollar un intervalo de tiempo de calentamiento razonable basado en el material y el tamaño del rodamiento.
• Además, la elección de la atmósfera de tratamiento térmico también tiene un impacto importante en la prevención de la sobrecombustión. Diferentes atmósferas pueden tener diferentes efectos sobre la oxidación y la fusión de los rodamientos. Por lo tanto, al seleccionar una atmósfera de tratamiento térmico, es necesario tener en cuenta el material y los requisitos de tratamiento térmico del rodamiento y seleccionar una atmósfera que pueda reducir la oxidación y la fusión.
• Además de las medidas anteriores, el mantenimiento y la inspección periódicos del equipo de tratamiento térmico también son medidas importantes para evitar la sobrecombustión. La precisión y la estabilidad del equipo afectan directamente al control de la temperatura y el tiempo de calentamiento, por lo que es necesario asegurarse de que el equipo está en buenas condiciones de funcionamiento.

 

Puntos blandos de temple

La presencia de puntos blandos templados tiene un grave impacto en el rendimiento y la vida útil del rodamiento. Estos puntos blandos reducirán significativamente la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga de las piezas, lo que hará que los rodamientos sean más propensos al desgaste y a la rotura durante el uso, acortando así su vida útil.

 

Hay muchas razones para la aparición de puntos blandos de temple.

• La descarburación local durante la forja es una de las principales razones, que dará lugar a una reducción del contenido de carbono de esta parte del material, afectando así a su dureza y resistencia.
• Además, una temperatura de calentamiento de temple insuficiente, una conservación del calor insuficiente o un enfriamiento deficiente también harán que el material no consiga el efecto de endurecimiento deseado y forme puntos blandos.
• La selección y preparación del medio de temple también son críticas. Una preparación inadecuada del agua de sosa o del aceite en el agua afectará al efecto de temple y producirá puntos blandos.

 

Para resolver el problema de los puntos blandos de temple, se pueden tomar las siguientes medidas:

• Repasar las piezas con puntos blandos de temple y volver a templarlas. Al volver a templar, se pueden eliminar los puntos blandos y restaurar la dureza y resistencia de la pieza. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la reelaboración y el nuevo temple pueden aumentar el riesgo de tensión y deformación de las piezas, por lo que es necesario controlar estrictamente los parámetros del proceso durante la operación.
• Aumentar el tiempo de calentamiento del temple y aumentar la capacidad de enfriamiento. Alargando el tiempo de calentamiento, el material puede austenitizarse completamente y puede mejorarse el efecto de temple. Al mismo tiempo, el aumento de la capacidad de enfriamiento puede acelerar la velocidad de enfriamiento del material, lo que es beneficioso para la formación de una distribución más uniforme de la dureza.
• Utilizar solución de sosa caliente como medio de enfriamiento. La solución de agua de soda caliente tiene un mejor rendimiento de enfriamiento y estabilidad, lo que puede mejorar el efecto de enfriamiento y reducir la aparición de puntos blandos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la preparación y el uso de la solución de agua de sosa caliente requiere un control estricto de la temperatura y la concentración para evitar efectos adversos en las piezas.

 

Además, para evitar la aparición de puntos blandos de temple, hay que tener en cuenta los siguientes puntos:

• Controlar estrictamente la aparición de descarburación durante el proceso de forja para garantizar que el contenido de carbono del material sea estable.
• Seleccionar la temperatura de calentamiento de temple y el tiempo de mantenimiento adecuados para garantizar que el material se austeniza por completo.
• Comprobar periódicamente el estado de los equipos y medios de temple para asegurarse de que funcionan correctamente.
• Impartir formación y evaluar a los operarios para asegurarse de que dominan las técnicas correctas de temple.

Los puntos blandos del temple son una cuestión clave a la que hay que prestar atención durante el proceso de fabricación de rodamientos. Si se conocen las causas y se adoptan las medidas preventivas correspondientes, se puede reducir eficazmente la aparición de puntos blandos y mejorar el rendimiento y la vida útil del rodamiento.

 

Grietas de enfriamiento

Las grietas de enfriamiento rápido son defectos irreparables que se forman durante el proceso de enfriamiento rápido debido a que la tensión interna supera la resistencia a la fractura del material. Estas grietas tienen un grave impacto en el rendimiento y la vida útil de los componentes críticos, como las piezas de los rodamientos. La aparición de grietas de temple no sólo reduce la resistencia de las piezas, sino que también puede provocar su rotura durante el servicio, causando graves accidentes de seguridad.

 

Para reducir la probabilidad de grietas por temple, podemos partir de los siguientes aspectos:

• En primer lugar, garantizar un pretratamiento adecuado antes del temple. Esto incluye el precalentamiento, que ayuda a reducir los gradientes de temperatura durante el temple y reduce las tensiones internas. La temperatura y el tiempo de precalentamiento deben controlarse con precisión según el tipo de material y el tamaño de la pieza.
• En segundo lugar, hay que optimizar los métodos de calentamiento y enfriamiento durante el temple. El calentamiento debe ser uniforme para evitar el sobrecalentamiento local; la temperatura de enfriamiento debe controlarse dentro de un intervalo adecuado para evitar que una temperatura excesiva provoque una rápida transformación del tejido y una tensión interna excesiva. El método de enfriamiento también debe seleccionarse razonablemente para garantizar que la pieza pueda enfriarse uniformemente y evitar la concentración de tensiones causada por una velocidad de enfriamiento demasiado rápida.
• Además, hay que utilizar acero de alta calidad para garantizar que no haya defectos como inclusiones de escoria e inclusiones no metálicas en el interior del acero. Estos defectos pueden ser fuente de concentración de tensiones. Al mismo tiempo, compruebe la superficie de la pieza para asegurarse de que no hay defectos como grietas y arañazos. Estos defectos también pueden provocar grietas durante el proceso de temple.
• Por último, el tratamiento de revenido después del temple también es clave. El revenido puede eliminar las tensiones de temple, estabilizar la estructura y mejorar la tenacidad del material. La temperatura y el tiempo de revenido deben determinarse en función del tipo de material y los requisitos de rendimiento de la pieza para garantizar el mejor efecto de revenido.

 

Descarburación oxidativa

Durante el proceso de tratamiento térmico de los rodamientos, cuando se calientan en un medio oxidante, la superficie de la pieza es, en efecto, propensa a la oxidación a altas temperaturas. Esta oxidación provocará una reducción del contenido de carbono en la superficie de la pieza, causando así la descarburación superficial.

La temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento son factores clave que afectan a la oxidación. En general, cuanto más alta sea la temperatura de calentamiento y más largo el tiempo de mantenimiento, más intensa será la oxidación y más profunda será la capa de descarburación. Por lo tanto, durante el proceso de tratamiento térmico, es necesario controlar estrictamente la temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento para evitar una oxidación y descarburación excesivas.

El efecto de la oxidación en la pieza es importante. Causará daños en el metal de la superficie de la pieza, lo que no sólo afectará al tamaño y la calidad de la superficie de la pieza, sino que también reducirá la resistencia del acero. Especialmente cuando se produce descarburación en la superficie de la pieza de trabajo, su dureza, resistencia, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión se reducirán significativamente. Esto es, sin duda, muy desventajoso para piezas como los cojinetes, que deben soportar grandes cargas y fricciones.

 

Para evitar la degradación del rendimiento causada por la descarburación de la superficie de la pieza, es necesario adoptar una serie de medidas preventivas durante el proceso de tratamiento térmico.

• En primer lugar, hay que asegurarse de que la superficie de la pieza esté limpia y libre de impurezas y capas de óxido para reducir la aparición de oxidación.
• En segundo lugar, se puede aplicar una capa de revestimiento protector a la superficie de la pieza, o utilizar una lámina de acero inoxidable para el embalaje, el sellado y el calentamiento con el fin de aislar la pieza del contacto con el medio oxidante.
• Además, también es clave optimizar el proceso de calentamiento. La temperatura de calentamiento y el tiempo de mantenimiento deben reducirse al máximo sin dejar de cumplir los requisitos de temple.

 

Deformación y agrietamiento

La deformación y el agrietamiento por tratamiento térmico son defectos de proceso comunes durante el tratamiento térmico.

Las deformaciones leves del tratamiento térmico suelen poder corregirse mediante un tratamiento mecánico posterior para cumplir los requisitos de uso de las piezas.

Sin embargo, cuando la deformación alcanza niveles graves, debido a la dificultad y el elevado coste de la corrección, el desguace suele ser la única opción, lo que sin duda aumenta los costes de producción y el desperdicio de material.

Y lo que es más grave, si las piezas presentan grietas superficiales o agrietamiento general durante el proceso de tratamiento térmico, esto conducirá directamente al desguace de las piezas. Este tipo de agrietamiento no suele estar permitido, salvo en algunos casos especiales, como las microfisuras que aparecen en el interior de las piezas templadas de acero con alto contenido en carbono y que pueden eliminarse tras el revenido.

 

La causa de estos problemas está relacionada principalmente con la tensión interna que se forma durante el tratamiento térmico, especialmente la tensión térmica y la tensión estructural generada durante el proceso de enfriamiento.

En general, está relacionada con dos factores: el tamaño de la tensión y las propiedades del material.

• Si la tensión interna no alcanza el límite elástico del material, éste se deformará elásticamente.
• Cuando la tensión interna supera el límite elástico del material y es inferior al límite de resistencia, el material sufrirá una deformación plástica.
• Cuando la tensión interna alcanza el límite de resistencia del material, éste se rompe.

 

Para reducir el riesgo de deformación y agrietamiento por tratamiento térmico, se pueden tomar varias medidas.

• En primer lugar, optimizar los parámetros del proceso de tratamiento térmico, como la selección de la velocidad de calentamiento y el método de enfriamiento adecuados, para reducir la generación de tensiones.
• En segundo lugar, prestar atención al diseño estructural de las piezas y evitar estructuras demasiado complejas o poco razonables para reducir la posibilidad de concentración de tensiones.
• Además, el uso de un tratamiento térmico preparatorio adecuado y los procesos de tratamiento posteriores, como la normalización, el recocido y el revenido, también pueden reducir eficazmente el riesgo de deformación y agrietamiento.