Cómo endurecer el acero: un experimento visual

El acero familiar para todos es una aleación de hierro y carbono. El hierro puro es maleable y suave, su alcance es limitado. Una variedad de productos de acero y productos de acero cambian significativamente la dureza y la ductilidad durante varios tratamientos térmicos:

• El endurecimiento del acero consiste en calentar a altas temperaturas y enfriamiento rápido en aceite o agua. Esto da como resultado un acero fuerte pero quebradizo.
• El templado del acero es el proceso opuesto, caracterizado por un enfriamiento lento después del calentamiento.

El endurecimiento y templado adecuados del producto de acero le permite obtener un "punto medio" o un material con mayor resistencia y dureza. El tratamiento térmico permite que el acero se doble antes de romperse y no se rompa de manera quebradiza, lo que puede ser útil en muchos productos.
El acero tiene componentes de aleación; una composición diferente conduce al hecho de que las aleaciones pueden requerir diferentes tiempos y temperaturas de calentamiento. Así como varios métodos (velocidad) de enfriamiento.

Materiales y equipos

Para realizar experimentos de endurecimiento de acero, necesitamos:

• quemador de gas o soplete;
• dos varillas de acero grado 1040 (contraparte rusa: Art. 40 o Art. 49G);
• tanque de agua para endurecimiento.

Seguridad:
Al realizar trabajos en caliente, se deben tomar medidas adicionales para garantizar la seguridad adecuada. Calentar acero con un soplete de fuego abierto requerirá equipo de protección personal (guantes y gafas). Además, se requerirá un extintor de incendios, un balde de agua y una pesadilla (lámina de asbesto).

Temple de acero

Una vez más, verificamos la disponibilidad y la capacidad de servicio de los equipos de protección personal y contra incendios. Comenzando:
Dobla nuestras varillas en forma de letra "U".
Encienda el gas y encienda el quemador de gas. Asegúrese de que la antorcha apunte lejos de usted. Asegúrese de que nadie más esté a menos de 1 metro de la antorcha mientras está ardiendo. Tenga un extintor de incendios cerca en caso de emergencia.
Ponemos la parte curva de la barra "U" en la parte más caliente de la llama, sosteniendo los dos extremos de la barra de acero.
La parte más caliente de la llama es un pequeño cono de aproximadamente la mitad de la longitud de la antorcha. Asegúrese de girar la varilla mientras la llama la calienta, esto garantiza un calentamiento uniforme. En el punto de mayor calentamiento, comienza la reestructuración de los átomos de hierro, carbono y componentes de aleación.
Cuando la barra, en el lugar de calentamiento, se vuelve de un color naranja brillante, retire la barra de la llama y sumérjala rápidamente en el agua dentro del recipiente, como se muestra en la foto (llamada "extinción"). El enfriamiento reduce el movimiento de los átomos, y puede ilustrarse como una "congelación" de átomos de acero en un nuevo lugar. En este momento, los átomos están en una posición inestable.
Repita los pasos 3 y 4 con una segunda barra de acero.
Tome la segunda varilla de acero y endurezca calentándola con una antorcha durante 10 segundos. ¡No templar la primera barra de acero! Después de colocarlo en un recipiente con agua, realizamos un endurecimiento secundario o templado térmico del acero. Esto permite que los átomos de metal se "relajen" y se asienten en una posición más estable.
Enderezamos ambas varillas para ilustrar la diferencia en las propiedades mecánicas. La primera varilla (una varilla que no se endureció secundariamente) será muy frágil y se romperá, ya que los átomos no están en una posición estable.
La segunda varilla, que ha sido recalentada y endurecida (liberada) por segunda vez, se doblará, pero la forma de "U" permanecerá. Como esta varilla estaba endurecida y templada, se permitió que los átomos se "relajaran" a una posición estable, el material se hizo más fuerte y más resistente sin perder resistencia a la deformación.

Conclusiones

Este ejemplo del temple y revenido más simples del acero al carbono de baja aleación mostró las posibilidades de tratamiento térmico y su efecto sobre las propiedades físicas del metal.
Artículo original en ingles