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La definición y el propósito del enfriamiento
El acero se calienta a una temperatura superior al punto crítico Ac3 (acero hipoeutectoide) o Ac1 (acero hipereutectoide), se mantiene durante un tiempo para austenizarlo total o parcialmente y, posteriormente, se enfría a una velocidad superior a la velocidad crítica de temple. El proceso de tratamiento térmico que transforma la austenita superenfriada en martensita o bainita inferior se denomina temple.

El propósito del temple es transformar la austenita superenfriada en martensita o bainita para obtener una estructura martensita o de bainita inferior. Esta estructura se combina con el revenido a diferentes temperaturas para mejorar significativamente la resistencia, dureza y resistencia del acero, así como su desgaste, resistencia a la fatiga y tenacidad, para satisfacer los diferentes requisitos de uso de diversas piezas mecánicas y herramientas. El temple también puede utilizarse para mejorar las propiedades físicas y químicas especiales de ciertos aceros, como el ferromagnetismo y la resistencia a la corrosión.

Cuando las piezas de acero se enfrían en un medio de enfriamiento con cambios en el estado físico, el proceso de enfriamiento generalmente se divide en las siguientes tres etapas: etapa de película de vapor, etapa de ebullición y etapa de convección.

Templabilidad del acero
La templabilidad y la templabilidad son dos indicadores de rendimiento que caracterizan la capacidad del acero para resistir el temple. También son una base importante para la selección y el uso de materiales.

1. Los conceptos de templabilidad y templabilidad

La templabilidad es la capacidad del acero para alcanzar la máxima dureza posible tras el temple y endurecimiento en condiciones ideales. El factor principal que determina la templabilidad del acero es el contenido de carbono. Más precisamente, es el contenido de carbono disuelto en la austenita durante el temple y el calentamiento. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la templabilidad del acero. Los elementos de aleación del acero tienen poco impacto en la templabilidad, pero sí un impacto significativo en la del acero.

La templabilidad se refiere a las características que determinan la profundidad de endurecimiento y la distribución de la dureza del acero en condiciones específicas. Es decir, la capacidad de obtener la profundidad de la capa endurecida durante el temple del acero. Es una propiedad inherente al acero. La templabilidad refleja la facilidad con la que la austenita se transforma en martensita durante el temple. Se relaciona principalmente con la estabilidad de la austenita superenfriada del acero o con la velocidad crítica de enfriamiento del acero.

También debe señalarse que la templabilidad del acero debe distinguirse de la profundidad de endurecimiento efectiva de las piezas de acero bajo condiciones específicas de temple. La templabilidad del acero es una propiedad inherente al propio acero. Depende únicamente de sus propios factores internos y no tiene nada que ver con factores externos. La profundidad de endurecimiento efectiva del acero no solo depende de la templabilidad del acero, sino también del material utilizado. Está relacionada con factores externos como el medio de enfriamiento y el tamaño de la pieza de trabajo. Por ejemplo, bajo las mismas condiciones de austenización, la templabilidad del mismo acero es la misma, pero la profundidad de endurecimiento efectiva del temple en agua es mayor que la del temple en aceite, y las piezas pequeñas son más pequeñas que las del temple en aceite. La profundidad de endurecimiento efectiva de las piezas grandes es grande. Esto no puede decirse que el temple en agua tenga mayor templabilidad que el temple en aceite. No se puede decir que las piezas pequeñas tengan mayor templabilidad que las piezas grandes. Se puede observar que para evaluar la templabilidad del acero, se debe eliminar la influencia de factores externos como la forma de la pieza de trabajo, el tamaño, el medio de enfriamiento, etc.

Además, dado que templabilidad y templabilidad son dos conceptos diferentes, el acero con alta dureza después del temple no necesariamente tiene alta templabilidad; y el acero con baja dureza también puede tener alta templabilidad.

2. Factores que afectan la templabilidad

La templabilidad del acero depende de la estabilidad de la austenita. Cualquier factor que mejore la estabilidad de la austenita superenfriada, desplace la curva C hacia la derecha y, por lo tanto, reduzca la velocidad crítica de enfriamiento, puede mejorar la templabilidad del acero de alta temperatura. La estabilidad de la austenita depende principalmente de su composición química, tamaño de grano y uniformidad de composición, que están relacionados con la composición química del acero y las condiciones de calentamiento.

3.Método de medición de la templabilidad

Existen muchos métodos para medir la templabilidad del acero, los más utilizados son el método de medición del diámetro crítico y el método de prueba de templabilidad final.

(1)Método de medición del diámetro crítico

Tras el temple del acero en un medio determinado, el diámetro máximo cuando el núcleo presenta una estructura de martensita total o 50% se denomina diámetro crítico, representado por Dc. El método de medición del diámetro crítico consiste en fabricar una serie de varillas redondas de diferentes diámetros. Tras el temple, se mide la curva U de dureza distribuida a lo largo del diámetro en cada sección de muestra y se encuentra la varilla con la estructura de semimartensita en el centro. El diámetro de la varilla redonda es el diámetro crítico. Cuanto mayor sea el diámetro crítico, mayor será la templabilidad del acero.

(2) Método de prueba de temple final

El método de ensayo de temple final utiliza una muestra de tamaño estándar templada (Ф25 mm × 100 mm). Tras la austenización, se rocía agua sobre un extremo de la muestra con un equipo especial para enfriarla. Tras el enfriamiento, se mide la dureza a lo largo del eje, desde el extremo enfriado con agua. Método de ensayo para la curva de relación de distancia. El método de ensayo de temple final es uno de los métodos para determinar la templabilidad del acero. Sus ventajas son su fácil manejo y su amplio rango de aplicación.

4. Tensión de temple, deformación y agrietamiento.

(1) Tensión interna de la pieza de trabajo durante el temple

Cuando la pieza se enfría rápidamente en el medio de temple, dado que tiene un tamaño y un coeficiente de conductividad térmica determinados, se produce un gradiente de temperatura en su interior durante el proceso de enfriamiento. La temperatura superficial es baja, la temperatura central es alta y las temperaturas superficial y central son altas. Existe una diferencia de temperatura. Durante el enfriamiento, se producen dos fenómenos físicos: la expansión térmica, que a medida que la temperatura desciende, reduce la longitud de la pieza; y la transformación de austenita en martensita cuando la temperatura desciende hasta el punto de transformación de martensita, lo que aumenta el volumen específico. Debido a la diferencia de temperatura durante el enfriamiento, la expansión térmica varía en diferentes puntos de la sección transversal de la pieza, lo que genera tensión interna en diferentes zonas. Debido a las diferencias de temperatura dentro de la pieza, puede haber zonas donde la temperatura descienda más rápido que el punto de formación de martensita. Durante la transformación, el volumen se expande y las piezas con alta temperatura se mantienen a una temperatura superior a la temperatura inicial y en estado austenítico. Estas piezas también generarán tensión interna debido a las diferencias en los cambios de volumen específico. Por lo tanto, durante el proceso de temple y enfriamiento se pueden generar dos tipos de tensión interna: tensión térmica y tensión tisular.

Según su tiempo de existencia, la tensión interna también puede dividirse en tensión instantánea y tensión residual. La tensión interna generada por la pieza en un momento determinado durante el enfriamiento se denomina tensión instantánea; una vez enfriada, la tensión que permanece en su interior se denomina tensión residual.

El estrés térmico se refiere al estrés causado por una expansión térmica inconsistente (o contracción en frío) debido a las diferencias de temperatura en diferentes partes de la pieza de trabajo cuando se calienta (o se enfría).

Tomemos un cilindro sólido como ejemplo para ilustrar la formación y las reglas de cambio de la tensión interna durante su enfriamiento. Aquí solo se analiza la tensión axial. Al inicio del enfriamiento, debido al rápido enfriamiento de la superficie, la temperatura es baja y se contrae considerablemente, mientras que el núcleo se enfría, la temperatura es alta y la contracción es pequeña. Como resultado, la superficie y el interior se restringen mutuamente, lo que genera tensión de tracción en la superficie, mientras que el núcleo se encuentra bajo presión. A medida que avanza el enfriamiento, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior aumenta, y la tensión interna también aumenta en consecuencia. Cuando la tensión aumenta hasta superar el límite elástico a esta temperatura, se produce deformación plástica. Dado que el grosor del núcleo es mayor que el de la superficie, este siempre se contrae primero axialmente. Como resultado de la deformación plástica, la tensión interna deja de aumentar. Tras un cierto tiempo de enfriamiento, la temperatura superficial disminuye gradualmente, al igual que su contracción. En este momento, el núcleo aún se está contrayendo, por lo que la tensión de tracción y la tensión de compresión en la superficie disminuirán gradualmente hasta desaparecer. Sin embargo, a medida que continúa el enfriamiento, la humedad superficial disminuye cada vez más, y la contracción disminuye cada vez más, o incluso se detiene. Dado que la temperatura en el núcleo aún es alta, este continuará contrayéndose, y finalmente se formará una tensión de compresión en la superficie de la pieza de trabajo, mientras que el núcleo presentará tensión de tracción. Sin embargo, debido a la baja temperatura, la deformación plástica no es fácil de producir, por lo que esta tensión aumentará a medida que avanza el enfriamiento. Continúa aumentando y finalmente permanece dentro de la pieza de trabajo como tensión residual.

Se puede observar que la tensión térmica durante el proceso de enfriamiento inicialmente hace que la capa superficial se estire y el núcleo se comprima, y ​​la tensión residual restante es la que comprime la capa superficial y estira el núcleo.

En resumen, la tensión térmica generada durante el enfriamiento por temple se debe a la diferencia de temperatura transversal durante el proceso. Cuanto mayor sea la velocidad de enfriamiento y la diferencia de temperatura transversal, mayor será la tensión térmica generada. Bajo las mismas condiciones del medio de enfriamiento, cuanto mayor sea la temperatura de calentamiento de la pieza, mayor será su tamaño, menor será la conductividad térmica del acero, mayor será la diferencia de temperatura dentro de la pieza y mayor será la tensión térmica. Si la pieza se enfría de forma desigual a alta temperatura, se deformará. Si la tensión de tracción instantánea generada durante el enfriamiento de la pieza es mayor que la resistencia a la tracción del material, se producirán grietas por temple.

La tensión de transformación de fase se refiere a la tensión causada por los diferentes tiempos de transformación de fase en varias partes de la pieza de trabajo durante el proceso de tratamiento térmico, también conocida como tensión tisular.

Durante el temple y el enfriamiento rápido, cuando la capa superficial se enfría hasta el punto Ms, se produce una transformación martensítica que provoca una expansión de volumen. Sin embargo, debido a la obstrucción del núcleo que aún no ha sufrido una transformación, la capa superficial genera una tensión de compresión, mientras que el núcleo tiene una tensión de tracción. Cuando la tensión es lo suficientemente grande, provocará una deformación. Cuando el núcleo se enfría hasta el punto Ms, también sufrirá una transformación martensítica y se expandirá en volumen. Sin embargo, debido a las limitaciones de la capa superficial transformada con baja plasticidad y alta resistencia, su tensión residual final será en forma de tensión superficial y el núcleo estará bajo presión. Se puede observar que el cambio y el estado final de la tensión de transformación de fase son exactamente opuestos a la tensión térmica. Además, dado que la tensión de cambio de fase se produce a bajas temperaturas con baja plasticidad, la deformación es difícil en este momento, por lo que es más probable que la tensión de cambio de fase provoque el agrietamiento de la pieza de trabajo.

Existen muchos factores que afectan la magnitud de la tensión de transformación de fase. Cuanto más rápida sea la velocidad de enfriamiento del acero en el rango de temperatura de transformación de la martensita, mayor será el tamaño de la pieza de acero, peor será la conductividad térmica del acero, mayor será el volumen específico de martensita y mayor será la tensión de transformación de fase. Además, la tensión de transformación de fase también está relacionada con la composición del acero y su templabilidad. Por ejemplo, el acero de alta aleación con alto contenido de carbono aumenta el volumen específico de martensita debido a su alto contenido de carbono, lo que debería aumentar la tensión de transformación de fase del acero. Sin embargo, a medida que aumenta el contenido de carbono, el punto Ms disminuye y hay una gran cantidad de austenita retenida después del temple. Su expansión de volumen disminuye y la tensión residual es baja.

(2) Deformación de la pieza de trabajo durante el temple.

Durante el enfriamiento, hay dos tipos principales de deformación en la pieza de trabajo: uno es el cambio en la forma geométrica de la pieza de trabajo, que se manifiesta como cambios en el tamaño y la forma, a menudo llamados deformación por deformación, que es causada por la tensión de enfriamiento; la otra es la deformación de volumen, que se manifiesta como una expansión o contracción proporcional del volumen de la pieza de trabajo, que es causada por el cambio en el volumen específico durante el cambio de fase.

La deformación por alabeo también incluye la deformación de forma y la deformación por torsión. La deformación por torsión se debe principalmente a la colocación incorrecta de la pieza en el horno durante el calentamiento, a la falta de tratamiento de conformación tras la corrección de la deformación antes del temple, o al enfriamiento desigual de diversas partes de la pieza durante su enfriamiento. Esta deformación puede analizarse y solucionarse en situaciones específicas. A continuación, se describen principalmente la deformación de volumen y la deformación de forma.

1) Causas de la deformación por temple y sus reglas de cambio.

Deformación volumétrica causada por transformación estructural. El estado estructural de la pieza antes del temple es generalmente perlítico, es decir, una estructura mixta de ferrita y cementita, y después del temple es martensítico. Los diferentes volúmenes específicos de estos tejidos provocarán cambios de volumen antes y después del temple, lo que resultará en deformación. Sin embargo, esta deformación solo provoca la expansión y contracción proporcional de la pieza, por lo que no altera su forma.

Además, cuanto mayor sea la cantidad de martensita presente en la estructura después del tratamiento térmico, o cuanto mayor sea el contenido de carbono en la martensita, mayor será su expansión volumétrica, y cuanto mayor sea la cantidad de austenita retenida, menor será la expansión volumétrica. Por lo tanto, la variación volumétrica puede controlarse controlando el contenido relativo de martensita y martensita residual durante el tratamiento térmico. Si se controla correctamente, el volumen no se expandirá ni se contraerá.

Deformación de forma causada por tensión térmica La deformación causada por tensión térmica ocurre en áreas de alta temperatura donde el límite elástico de las piezas de acero es bajo, la plasticidad es alta, la superficie se enfría rápidamente y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la pieza de trabajo es la mayor. En este momento, la tensión térmica instantánea es la tensión de tracción superficial y la tensión de compresión del núcleo. Dado que la temperatura del núcleo es alta en este momento, el límite elástico es mucho menor que la superficie, por lo que se manifiesta como deformación bajo la acción de la tensión de compresión multidireccional, es decir, el cubo es esférico en dirección. Variedad. El resultado es que el más grande se contrae, mientras que el más pequeño se expande. Por ejemplo, un cilindro largo se acorta en la dirección de la longitud y se expande en la dirección del diámetro.

Deformación de forma causada por tensión del tejido La deformación causada por tensión del tejido también ocurre en el momento inicial cuando la tensión del tejido es máxima. En este momento, la diferencia de temperatura de la sección transversal es grande, la temperatura del núcleo es más alta, todavía está en el estado de austenita, la plasticidad es buena y el límite elástico es bajo. La tensión instantánea del tejido es la tensión de compresión superficial y la tensión de tracción del núcleo. Por lo tanto, la deformación se manifiesta como el alargamiento del núcleo bajo la acción de la tensión de tracción multidireccional. El resultado es que bajo la acción de la tensión del tejido, el lado más grande de la pieza de trabajo se alarga, mientras que el lado más pequeño se acorta. Por ejemplo, la deformación causada por la tensión del tejido en un cilindro largo es el alargamiento en longitud y reducción en diámetro.

En la Tabla 5.3 se muestran las reglas de deformación por temple de varias piezas de acero típicas.

2) Factores que afectan la deformación por temple

Los factores que afectan la deformación por temple son principalmente la composición química del acero, la estructura original, la geometría de las piezas y el proceso de tratamiento térmico.

3) Temple de grietas

Las grietas en las piezas se producen principalmente en la última etapa del temple y enfriamiento, es decir, después de que la transformación martensítica se haya completado o tras el enfriamiento completo. La falla frágil se produce porque la tensión de tracción en las piezas supera la resistencia a la fractura del acero. Las grietas suelen ser perpendiculares a la dirección de máxima deformación por tracción, por lo que las diferentes formas de grietas en las piezas dependen principalmente del estado de distribución de la tensión.

Tipos comunes de grietas por temple: Las grietas longitudinales (axiales) se generan principalmente cuando la tensión de tracción tangencial supera la resistencia a la rotura del material; las grietas transversales se forman cuando la gran tensión de tracción axial formada en la superficie interna de la pieza supera la resistencia a la rotura del material. Las grietas en red se forman bajo la acción de la tensión de tracción bidimensional sobre la superficie; las grietas por desprendimiento se producen en una capa endurecida muy delgada, lo que puede ocurrir cuando la tensión cambia bruscamente y una tensión de tracción excesiva actúa en dirección radial. Tipo de grieta.

Las grietas longitudinales, también llamadas grietas axiales, se producen en la tensión máxima de tracción cerca de la superficie de la pieza y tienen cierta profundidad hacia el centro. La dirección de las grietas suele ser paralela al eje, pero también puede cambiar cuando hay concentración de tensiones en la pieza o defectos estructurales internos.

Tras el temple completo de la pieza, es probable que se produzcan grietas longitudinales. Esto se debe a la elevada tensión de tracción tangencial en la superficie de la pieza templada. A medida que aumenta el contenido de carbono del acero, aumenta la tendencia a la formación de grietas longitudinales. El acero con bajo contenido de carbono presenta un bajo volumen específico de martensita y una fuerte tensión térmica. Existe una gran tensión de compresión residual en la superficie, por lo que no es fácil de templar. A medida que aumenta el contenido de carbono, la tensión de compresión superficial disminuye y la tensión estructural aumenta. Al mismo tiempo, la tensión de tracción máxima se desplaza hacia la capa superficial. Por lo tanto, el acero con alto contenido de carbono es propenso a la formación de grietas longitudinales por temple cuando se sobrecalienta.

El tamaño de las piezas afecta directamente el tamaño y la distribución de la tensión residual, y su tendencia al agrietamiento por temple también varía. Las grietas longitudinales también se forman fácilmente mediante temple dentro del rango de tamaño de sección transversal peligroso. Además, el bloqueo de las materias primas de acero a menudo causa grietas longitudinales. Dado que la mayoría de las piezas de acero se fabrican por laminación, las inclusiones no auríferas, los carburos, etc. en el acero se distribuyen a lo largo de la dirección de deformación, lo que provoca que el acero sea anisotrópico. Por ejemplo, si el acero para herramientas tiene una estructura en forma de banda, su resistencia a la fractura transversal después del temple es entre un 30% y un 50% menor que la resistencia a la fractura longitudinal. Si existen factores como las inclusiones no auríferas en el acero que causan concentración de tensiones, incluso si la tensión tangencial es mayor que la tensión axial, las grietas longitudinales son fáciles de formar en condiciones de baja tensión. Por esta razón, el control estricto del nivel de inclusiones no metálicas y azúcar en el acero es un factor importante para prevenir las grietas por temple.

Las características de distribución de tensiones internas de las grietas transversales y las grietas en arco son: la superficie está sometida a una tensión de compresión. Tras alejarse de la superficie una cierta distancia, la tensión de compresión se transforma en una gran tensión de tracción. La grieta se produce en la zona de tensión de tracción y, posteriormente, cuando la tensión interna se extiende a la superficie de la pieza, solo si se redistribuye o si la fragilidad del acero aumenta aún más.

Las grietas transversales suelen aparecer en piezas grandes de ejes, como rodillos, rotores de turbinas u otras piezas de ejes. Se caracterizan por ser perpendiculares a la dirección del eje y romperse de adentro hacia afuera. Suelen formarse antes del temple y son causadas por la tensión térmica. Las piezas forjadas de gran tamaño suelen presentar defectos metalúrgicos como poros, inclusiones, grietas de forja y manchas blancas. Estos defectos sirven como punto de partida para la fractura y la rotura bajo la acción de la tensión de tracción axial. Las grietas de arco son causadas por la tensión térmica y suelen distribuirse en forma de arco en las piezas donde cambia su forma. Se producen principalmente en el interior de la pieza de trabajo o cerca de bordes afilados, ranuras y orificios, y se distribuyen en forma de arco. Cuando las piezas de acero con alto contenido de carbono con un diámetro o espesor de 80 a 100 mm o más no se templan, la superficie mostrará tensión de compresión y el centro mostrará tensión de tracción. Tensión: la tensión de tracción máxima se produce en la zona de transición entre la capa endurecida y la no endurecida, donde se producen grietas por arco. Además, el enfriamiento en los bordes y esquinas afilados es rápido y todos se templan. Al pasar a piezas delicadas, es decir, a la zona no endurecida, la zona de tensión de tracción máxima se presenta aquí, por lo que es propensa a las grietas por arco. La velocidad de enfriamiento cerca del orificio del pasador, la ranura o el orificio central de la pieza es lenta, la capa endurecida correspondiente es delgada y la tensión de tracción cerca de la zona de transición endurecida puede causar fácilmente grietas por arco.

Las grietas reticulares, también conocidas como grietas superficiales, son grietas superficiales. Su profundidad es baja, generalmente de entre 0,01 y 1,5 mm. La característica principal de este tipo de grieta es que su dirección arbitraria no tiene relación con la forma de la pieza. Muchas grietas están conectadas entre sí formando una red y están ampliamente distribuidas. Cuando la profundidad de la grieta es mayor, por ejemplo, de más de 1 mm, las características de la red desaparecen y se convierten en grietas con orientación aleatoria o distribución longitudinal. Las grietas en red están relacionadas con el estado de tensión de tracción bidimensional en la superficie.

Las piezas de acero con alto contenido de carbono o carburizado con una capa descarburada en la superficie son propensas a la formación de grietas reticulares durante el temple. Esto se debe a que la capa superficial tiene un menor contenido de carbono y un volumen específico menor que la capa interna de martensita. Durante el temple, la capa superficial de carburo se somete a tensión de tracción. Las piezas cuya capa de desfosforación no se ha eliminado completamente durante el procesamiento mecánico también formarán grietas reticulares durante el temple superficial por alta frecuencia o a la llama. Para evitar estas grietas, se debe controlar estrictamente la calidad superficial de las piezas y evitar la soldadura por oxidación durante el tratamiento térmico. Además, tras un cierto tiempo de uso de la matriz de forja, las grietas por fatiga térmica que aparecen en tiras o redes en la cavidad, así como las grietas durante el rectificado de las piezas templadas, pertenecen a este tipo de grietas.

Las grietas por desprendimiento se producen en una zona muy estrecha de la capa superficial. La tensión de compresión actúa en dirección axial y tangencial, mientras que la tensión de tracción se produce en dirección radial. Las grietas son paralelas a la superficie de la pieza. El desprendimiento de la capa endurecida tras el temple superficial y el enfriamiento de las piezas cementadas se considera una de estas grietas. Su aparición está relacionada con la estructura irregular de la capa endurecida. Por ejemplo, tras enfriar un acero aleado cementado a cierta velocidad, la estructura de la capa cementada es: una capa externa de perlita extremadamente fina + carburo, una subcapa de martensita + austenita residual y una capa interna de perlita fina o extremadamente fina. Dado que el volumen específico de formación de la martensita de la subcapa es el más grande, el resultado de la expansión del volumen es que la tensión de compresión actúa sobre la capa superficial en las direcciones axial y tangencial, y la tensión de tracción se produce en la dirección radial, y se produce una mutación de tensión hacia el interior, la transición a un estado de tensión de compresión y las grietas de desprendimiento ocurren en áreas extremadamente delgadas donde la tensión cambia bruscamente. Generalmente, las grietas acechan en el interior paralelas a la superficie y, en casos graves, pueden causar desprendimiento de la superficie. Si se acelera o reduce la velocidad de enfriamiento de las piezas carburizadas, se puede obtener una estructura de martensita uniforme o una estructura de perlita ultrafina en la capa carburizada, lo que puede prevenir la aparición de tales grietas. Además, durante el enfriamiento rápido o a la llama de la superficie, la superficie a menudo se sobrecalienta y la falta de homogeneidad estructural a lo largo de la capa endurecida puede formar fácilmente tales grietas superficiales.

Las microfisuras se diferencian de las cuatro grietas mencionadas anteriormente en que son causadas por microesfuerzos. Las grietas intergranulares que aparecen tras el temple, el sobrecalentamiento y el rectificado de aceros para herramientas con alto contenido de carbono o piezas cementadas, así como las grietas causadas por un revenido inadecuado de las piezas templadas, están relacionadas con la existencia y posterior expansión de microfisuras en el acero.

Las microfisuras deben examinarse con un microscopio. Suelen aparecer en los límites de grano de austenita original o en la unión de las láminas de martensita. Algunas grietas penetran las láminas de martensita. Las investigaciones demuestran que las microfisuras son más comunes en la martensita maclada escamosa. Esto se debe a que la martensita escamosa choca entre sí al crecer a alta velocidad, lo que genera una tensión elevada. Sin embargo, la martensita maclada en sí es frágil y no puede producir deformación plástica que relaje la tensión, lo que provoca fácilmente microfisuras. Los granos de austenita son gruesos y aumenta la susceptibilidad a las microfisuras. La presencia de microfisuras en el acero reducirá significativamente la resistencia y la plasticidad de las piezas templadas, lo que provocará un daño prematuro (fractura) de las piezas.

Para evitar las microfisuras en piezas de acero con alto contenido de carbono, se pueden adoptar medidas como reducir la temperatura de calentamiento del temple, obtener una estructura de martensita fina y reducir el contenido de carbono en la martensita. Además, el revenido oportuno tras el temple es un método eficaz para reducir la tensión interna. Diversos ensayos han demostrado que, tras un revenido suficiente a temperaturas superiores a 200 °C, los carburos precipitados en las grietas las "soldan", lo que puede reducir significativamente el riesgo de microfisuras.

Lo anterior describe las causas y los métodos de prevención de las grietas según su distribución. En la producción real, la distribución de las grietas varía según factores como la calidad del acero, la forma de la pieza y la tecnología de procesamiento en caliente y frío. En ocasiones, las grietas ya existían antes del tratamiento térmico y se expanden durante el temple; en ocasiones, pueden aparecer varias formas de grietas simultáneamente en la misma pieza. En este caso, basándose en las características morfológicas de la grieta, el análisis macroscópico de la superficie de fractura, el examen metalográfico y, cuando sea necesario, el análisis químico, entre otros métodos, se debe realizar un análisis exhaustivo que incluya la calidad del material, la estructura organizativa y las causas de la tensión del tratamiento térmico para identificar la grieta. Se deben identificar las causas principales y, a continuación, determinar medidas preventivas eficaces.

El análisis de fracturas es un método importante para analizar sus causas. Toda fractura tiene un punto de inicio. Las grietas por temple suelen comenzar en el punto de convergencia de las grietas radiales.

Si la grieta se origina en la superficie de la pieza, significa que se debe a una tensión de tracción excesiva en la superficie. Si no existen defectos estructurales, como inclusiones, en la superficie, pero sí factores de concentración de tensiones, como marcas de cuchillas pronunciadas, cascarilla de óxido, esquinas afiladas en las piezas de acero o piezas con mutación estructural, pueden producirse grietas.

Si la grieta se origina en el interior de la pieza, se debe a defectos del material o a una tensión residual interna excesiva. La superficie de fractura del temple normal es de porcelana fina y gris. Si la superficie de fractura es gris oscura y rugosa, se debe a un sobrecalentamiento o a un tejido original grueso.

En términos generales, no debe haber color de oxidación en la sección de vidrio de la grieta de temple, ni descarburación alrededor de la grieta. Si hay descarburación alrededor de la grieta o un color oxidado en la sección de la grieta, indica que la pieza ya tenía grietas antes del temple, y las grietas originales se expandirán bajo la influencia de la tensión del tratamiento térmico. Si se observan carburos e inclusiones segregados cerca de las grietas de la pieza, significa que las grietas están relacionadas con la segregación severa de carburos en la materia prima o la presencia de inclusiones. Si las grietas solo aparecen en las esquinas afiladas o en las partes de la pieza con mutación de forma sin el fenómeno anterior, significa que la grieta está causada por un diseño estructural irrazonable de la pieza, medidas inadecuadas para prevenir grietas o una tensión excesiva del tratamiento térmico.

Además, las grietas en las piezas sometidas a tratamiento térmico químico y temple superficial aparecen principalmente cerca de la capa endurecida. Mejorar la estructura de la capa endurecida y reducir la tensión del tratamiento térmico son medidas importantes para evitar las grietas superficiales.