Jominy

Estructura y Propiedades de las Aleaciones-Facultad de Ingeniería-UNLP
Capítulo 8: Dureza y templabilidad en aceros

Capítulo 8: Dureza y templabilidad en aceros
La martensita es la microestructura más dura que puede producirse en cualquier acero
al carbono. Por lo tanto, los tratamientos térmicos que producen martensita se denominan
tratamientos térmicos de endurecimiento. En primer lugar,este capítulo describe la relación
que existe entre la dureza de la martensita y el contenido de carbono del acero y
posteriormente discute otros factores que determinan cómo puede lograrse dicha dureza y la
resistencia mecánica asociada. La martensita sólo puede producirse cuando se suprimen las
transformaciones controladas por difusión de la austenita a ferrita y cementita. El términotemplabilidad se relaciona con la supresión de las transformaciones controladas por difusión
y, por lo tanto, la propensión de un acero de endurecer bajo distintas condiciones de
enfriamiento. También se describirá el efecto de la composición del acero, las velocidades de
enfriamiento y el tamaño de la pieza en la templabilidad.

Dureza y contenido de carbono
La máxima dureza que puedeconseguirse en un acero al carbono determinado es
aquella asociada con una microestructura totalmente martensítica. La Fig. 8.1 muestra la
mayor dureza de la martensita con respecto a las durezas de las microestructuras ferrita-perlita
o esferoidizadas en todo el rango de carbono usualmente presente en aceros. Los principales
beneficios que se obtienen del tratamiento térmico de temple que producemartensita son las
altas durezas, altas resistencias mecánicas, alta resistencia a la fatiga y al desgaste. Casi todas las
estructuras martensíticas son revenidas y, dependiendo de las condiciones de revenido, la
dureza en un acero templado y revenido puede variar desde valores máximos cercanos al de la
martensita hasta un mínimo asociado con la estructura de carburos esferoidizados. Lostratamientos térmicos para producir martensita se aplican por lo general a aceros que
contienen más que 0.3% de carbono. Los aceros con menor contenido de carbono son
difíciles de endurecer en secciones grandes pero son endurecibles en chapas o placas delgadas
que proveen excelentes combinaciones de resistencia mecánica y tenacidad luego del
revenido. Las durezas HRC por debajo de 20 no se consideranválidas y en la Fig. 8.1 se
presentan sólo a efectos comparativos.
La Fig. 8.2 es un resumen de muchos estudios realizados acerca de la dureza de la
microestructura martensítica en función del contenido de carbono para diferentes aceros y
aleaciones Fe-C y muestra el rango de dureza que se puede desarrollar en estructuras
mayoritariamente martensíticas en aceros para un dado contenido decarbono. Cabe destacar
que las microestructuras son enteramente martensíticas, o sea, no hay presencia de otros
constituyentes como ferrita proeutectoide o perlita. No obstante, un hecho común es que la
microestructura martensítica contenga cierta cantidad de austenita retenida debido a que la Mf
se encuentra por debajo de la temperatura ambiente aún en aceros de bajo carbono. Por
ejemplo, laFig. 3.8 muestra pequeñas cantidades de austenita retenida presentes a temperatura
ambiente en aceros con contenidos de carbono tan bajos como 0.3%. Sin embargo, el efecto
más significativo de la austenita retenida sobre la dureza ocurre en aceros con contenidos de
carbono por encima de 0.7%. Las Fig. 8.1 y 8.2 muestran la disminución en la dureza con el
incremento de la austenita retenida enaceros de alto carbono.
La variación en las curvas de dureza de la Fig. 8.2 de ensayos realizados por distintos
investigadores, obedece a que los tratamientos que se realizaron fueron distintos. Es decir,
algunos realizaron tratamientos subcero a temperaturas de nitrógeno o helio líquido (-196ºC y
-269ºC, respectivamente), con lo cual se reduce la austenita retenida y aumenta la dureza. La

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