El temple por inducción es un proceso de tratamiento térmico eficaz en la fabricación, que aumenta la dureza y resistencia de la pieza. Consiste en calentar una pieza dentro de una estructura de bobina. La corriente alterna de alta frecuencia atraviesa la bobina y genera un campo electromagnético. La energía generada por el campo calienta la pieza. El calentamiento de la pieza provoca una transformación de fase, y el mecanismo de enfriamiento instantáneo de la máquina de temple estabiliza la transformación de fase (martinista) para endurecer la pieza. El proceso de temple por inducción puede endurecer piezas, partes y productos de distintos materiales. Este article tratará en detalle los materiales habituales utilizados en los proyectos de temple por inducción.
¿Cuáles son las opciones habituales de material para el endurecimiento por inducción?
Existen algunos requisitos básicos para que cualquier material pueda someterse al proceso de endurecimiento por inducción. El material debe tener una elevada conductividad térmica y eléctrica. Sin embargo, sólo unos pocos materiales se endurecen mediante endurecimiento por inducción debido a requisitos específicos de microestructura y metalurgia. El material debe tener una microestructura adecuada que le permita endurecerse eficazmente mediante una transformación de fase, lo que implica un cierto contenido de carbono. Además, el material debe mantener unas propiedades metalúrgicas que le permitan conservar su dureza tras el enfriamiento. Por ejemplo, los aceros austeníticos son inadecuados para el temple por inducción, ya que tienen poca templabilidad. A continuación se indican los materiales más utilizados en los proyectos de endurecimiento por inducción;
- Hierro fundido (>2% de contenido en carbono)
- Acero de carbono medio (0,3 a 0,6 % de contenido de carbono)
- Acero con alto contenido en carbono (0,6 a 1,4% de contenido en carbono)
- Aceros aleados
- Acero para herramientas
- Acero inoxidable
Las aleaciones de aluminio y titanio También son compatibles con el temple por inducción, aunque estos materiales no férricos son menos comunes que otros materiales.
Endurecimiento por inducción del acero
Los aceros aleados, los aceros para herramientas, los aceros inoxidables u otros aceros (con un contenido mínimo de carbono del 0,3%) pueden procesarse con temple por inducción. De hecho, el acero es el material más popular en los proyectos de temple por inducción. Las chapas de acero en bruto, las piezas de acero y los productos se someten al temple por inducción para mejorar las propiedades deseadas. Es uno de los métodos más eficaces para personalizar la resistencia y dureza de los artículos de acero hasta el nivel deseado. La mayoría de las piezas y productos de acero se someten a un proceso de endurecimiento por inducción para endurecer la superficie, como la fabricación de herramientas, engranajes, ejes, cigüeñales, árboles de levas, cojinetes, bujes, ejes, cilindros, tuberías, bielas y muchos más. La profundidad de temple puede controlarse ajustando la corriente, el tiempo de calentamiento, la velocidad de enfriamiento y otros parámetros operativos. La profundidad de temple puede oscilar entre 0,5 y 10 mm, según los requisitos específicos y el uso previsto.
Vea nuestros proyectos de endurecimiento por inducción.
Grado común de las aleaciones de acero para el endurecimiento por inducción
El acero que contiene elementos de aleación adicionales al carbono se conoce como acero aleado. El cromo, el níquel, el molibdeno y el manganeso son elementos de aleación comunes que se añaden al acero para aumentar su resistencia, dureza, tenacidad y resistencia a la corrosión. Hay varios grados de acero aleado utilizados en diversos proyectos de temple por inducción. Un grado de acero aleado se refiere a una norma o clasificación específica que define la composición y las propiedades del acero.
| Grados | Descripción |
|---|---|
| 1045 | Es una aleación de acero de carbono medio con un contenido de carbono del 0,43-0,50% y otros elementos de aleación. El acero SAE 1045 puede endurecerse mediante calentamiento por inducción para aumentar su resistencia y dureza. Aunque, al tener menor templabilidad, puede no ser adecuado para aplicaciones específicas con una dureza superficial muy alta. |
| 1050 | El acero aleado 1050 es una aleación de acero de carbono medio compuesta principalmente por manganeso, carbono y hierro. Tiene un contenido de carbono inferior al del acero 1045, lo que significa que es más blando y menos templable. |
| 1144 | Incluye manganeso y azufre, además de carbono como elemento de aleación. Su capacidad para soportar tensiones sin volverse quebradizo lo hace único. |
| 4140 | Un acero de baja aleación conocido por su buena resistencia y tenacidad. El acero puede endurecerse por inducción para alcanzar una dureza superficial de hasta 58HRC (valor típico). Tiene una templabilidad relativamente baja en comparación con otros aceros de alta aleación (John Pearson, 2021). |
| 4340 | Es un acero de alta aleación con gran resistencia y dureza, adecuado para cigüeñales, bielas y otras piezas sometidas a grandes esfuerzos. Además, la adición de níquel en la aleación proporciona mayor tenacidad y ductilidad a altos niveles de resistencia. |
| 5210 | Es un acero aleado con alto contenido en carbono, y este alto contenido en carbono lo hace adecuado para proyectos de temple por inducción. Este grado se utiliza en aplicaciones de alto rendimiento tras el temple por inducción que requieren una gran dureza superficial, como cojinetes, engranajes y herramientas de corte. |
| 8620 | El 8620 es un acero de baja aleación utilizado habitualmente en proyectos de temple por inducción. Se endurece para conseguir distintas propiedades, resistencia, dureza y vida a fatiga. |
| 9310 | Tiene una templabilidad relativamente alta en comparación con otros aceros aleados, lo que lo convierte en una opción excelente para el temple por inducción en aplicaciones con una dureza muy elevada. |
Otros grados de acero aleado en el endurecimiento por inducción son 4150, 4350, 5150, 8650, EN25, EN2, XK1340, K245 y muchos más.
El contenido de carbono del acero y el endurecimiento por inducción
Como ya se ha dicho, el acero debe tener un determinado porcentaje (0,3%) de contenido de carbono para procesarlo con endurecimiento por inducción. Por tanto, el contenido de carbono del acero está estrechamente relacionado con el proceso de endurecimiento por inducción. El contenido de carbono determina principalmente la dureza y la profundidad de la capa endurecida. Los aceros con mayor contenido de carbono son más duros y quebradizos y pueden endurecerse a mayor profundidad. En cambio, los aceros con bajo contenido en carbono son más blandos y maleables y sólo pueden templarse a menor profundidad. La profundidad de la capa endurecida es vital en el endurecimiento por inducción porque afecta a la resistencia y al desgaste del componente. Además, el contenido de carbono afecta a la temperatura de transformación del acero durante el proceso de endurecimiento por inducción. Los aceros con mayor contenido de carbono tienen una temperatura de transformación más elevada, que debe alcanzarse para transformar la austenita en martensita.
Procedimiento de selección de materiales para el temple por inducción
El material adecuado para tus proyectos de temple por inducción depende de los requisitos y limitaciones específicos de la aplicación, así como de los materiales disponibles y las capacidades de procesamiento. La selección del material es un aspecto esencial del temple por inducción, ya que afecta directamente al rendimiento del trabajo endurecido por inducción. El procedimiento de selección de materiales para el temple por inducción suele implicar los siguientes pasos:
- Definir los requisitos de la aplicación: El primer paso es definir y determinar los requisitos específicos de la aplicación, como la resistencia, la dureza, la resistencia al desgaste, la tenacidad y la ductilidad.
- Enumera las opciones de material: Basándote en los requisitos de la aplicación, crea una lista de todas las posibles opciones de materiales, que normalmente incluye una gama de materiales y aleaciones con distintos contenidos de carbono, otros elementos de aleación y microestructuras.
- Examinar las capacidades de endurecimiento por inducción: Examina las capacidades de cada opción de material que hayas enumerado antes teniendo en cuenta varios factores, como la temperatura de transformación, la dureza, la profundidad de la capa endurecida y la susceptibilidad a la fisuración.
- Evaluar las propiedades mecánicas: Compara las propiedades mecánicas de cada opción de material, incluidas la resistencia, la dureza, la tenacidad y la ductilidad. Debes asegurarte de que cumplen los requisitos de la aplicación.
- Considera el coste y la disponibilidad: Compara el precio y la disponibilidad de cada opción de material, teniendo en cuenta factores como los costes de las materias primas, los costes de fabricación y el plazo de entrega.
- Toma una decisión definitiva: Basándote en la evaluación de las capacidades de endurecimiento por inducción, las propiedades mecánicas y el coste y la disponibilidad, toma la decisión final sobre el material más adecuado para la aplicación.
Conclusión
Los materiales habituales utilizados para el temple por inducción son el hierro fundido, los aceros de medio y alto contenido en carbono, los aceros aleados, el acero para herramientas y el acero inoxidable. Sin embargo, el acero es el material más utilizado en los proyectos de temple por inducción. Elegir un material adecuado es crucial, ya que el material afecta directamente a la calidad y el rendimiento de las piezas o productos endurecidos por inducción. Por tanto, selecciona el material para tu proyecto basándote en las propiedades deseadas, la aplicación prevista, la capacidad de temple, el coste y la vida a fatiga.
