La velocidad de enfriamiento durante el temple del acero para trabajo en caliente H13 determina el grado de finalización de la transformación en martensita. Las desviaciones respecto al rango válido alteran la uniformidad de la dureza y el comportamiento frente a la fatiga térmica en aplicaciones de moldes para fundición LPDC, por gravedad y por contrapresión CPC.
Una velocidad de enfriamiento insuficiente durante el temple, inferior a 28 ℃/min, no permite superar la zona de transición a bainita de la curva CCT del H13. Los datos del sector muestran que esto reduce la dureza global en 4-6 HRC y acorta la vida útil del molde en un 43 % en condiciones de choque térmico cíclico en fundición de aleaciones de aluminio.
Una velocidad de enfriamiento durante el temple excesivamente rápida, superior a 85 ℃/min, genera una elevada tensión residual interna en los insertos de H13. Una tensión residual superior a 320 MPa aumenta el riesgo de agrietamiento térmico prematuro en un 36 % en los moldes de fundición por gravedad de gran tamaño con una masa superior a 1 200 kg.
El intervalo válido de velocidad de enfriamiento de 28-60 ℃/min (rango de 538 ℃) favorece la formación completa de martensita en los moldes de fundición LPDC. Dentro de este intervalo, el H13 alcanza el objetivo de HRC 44-48 tras un doble recocido, lo que equilibra la dureza y la tenacidad para la producción en serie de llantas de aluminio.
El enfriamiento desigual a lo largo de las secciones gruesas y delgadas de los insertos crea un gradiente de dureza. Una diferencia de dureza superior a 4 HRC dentro de un mismo inserto de molde de fundición por contrapresión (CPC) eleva la probabilidad de fallo local en un 31 % en las condiciones de trabajo de los moldes de piezas estructurales para vehículos eléctricos (EV).
La simulación CAE de Procast puede predecir la distribución de tensiones térmicas originadas por un campo de temperatura irregular en el molde. No puede sustituir al control del tratamiento térmico; el 26 % de las grietas prematuras en los insertos de H13 se deben a una velocidad de enfriamiento inadecuada durante el temple, más que a defectos del proceso de fundición.
Un enfriamiento lento deja entre un 12 % y un 15 % de austenita residual en el interior de la matriz de H13. Bajo el impacto repetido del aluminio fundido a 350-480 ℃, la austenita residual se transforma gradualmente, lo que provoca una deriva dimensional y, de forma indirecta, da lugar a defectos de porosidad en la cavidad del molde.
El temple con gas a alta presión (5-6 bar de nitrógeno) proporciona una velocidad de enfriamiento estable de 32-48 ℃/min. Este proceso reduce la fracción de austenita residual por debajo del 5 %, lo que mejora la estabilidad dimensional en lotes de moldes de fundición de aleaciones de aluminio a gran escala.
En secciones de H13 con un espesor superior a 127 mm, aumenta la diferencia de velocidad de enfriamiento entre la superficie y el núcleo. La dureza del núcleo puede disminuir entre 5 y 7 HRC con respecto a la superficie; dicho gradiente reduce la vida útil total del molde en un 38 % en el caso de los insertos de moldes de fundición por gravedad para aplicaciones de alta resistencia.
Una retención intermedia lenta tras el temple reduce los picos de tensión térmica. Mantener la temperatura cerca de los 200 ℃ durante 1-2 horas antes del revenido reduce la amplitud de la tensión residual en un 29 %, lo que disminuye el riesgo de agrietamiento en las zonas de esquinas afiladas de la cavidad del molde de fundición LPDC.
La discrepancia en la velocidad de enfriamiento entre la superficie y el núcleo altera el rendimiento de la nitruración. Una fluctuación de dureza superior a 3 HRC reduce la resistencia efectiva de adhesión de la capa de nitruración; el riesgo de desprendimiento se multiplica por 2,2 bajo carga térmica cíclica en los insertos de entrada de los moldes de fundición por contrapresión (CPC).
Los informes de tratamiento térmico deben registrar la velocidad de enfriamiento real durante el temple, y no solo el valor objetivo. Sin registros de la velocidad de enfriamiento medida, el análisis de fallos resulta difícil cuando el acero para trabajo en caliente H13 sufre grietas térmicas prematuras en la fundición de aleaciones de aluminio del usuario final.
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Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es el rango recomendado de velocidad de enfriamiento durante el temple para el acero H13 de moldes de fundición?
R: Mantenga una velocidad de 28-60 ℃/min en el intervalo de 538 ℃ para lograr un control equilibrado de la martensita y de las tensiones residuales.
P: ¿Qué riesgos conlleva una velocidad de enfriamiento insuficiente en el templado del H13?
R: La dureza desciende entre 4 y 6 HRC, y la vida útil total del molde puede reducirse hasta un 43 %.
P: ¿Qué peligro supone un enfriamiento excesivamente rápido durante el templado para los insertos de H13?
R: Las tensiones residuales elevadas aumentan la probabilidad de fisuración térmica en aproximadamente un 36 % en el caso de bloques de molde de gran peso.
P: ¿Cuánta austenita residual puede retener el H13 sometido a un temple lento?
R: El enfriamiento lento puede dejar entre un 12 % y un 15 % de austenita residual y provocar posteriormente inestabilidad dimensional.
P: ¿Qué medio de enfriamiento proporciona una velocidad de enfriamiento estable para los componentes de molde de H13 de gran tamaño?
R: El temple con nitrógeno a alta presión (5-6 bar) se utiliza ampliamente para los moldes de fundición.
P: ¿Qué umbral de diferencia de dureza indica una mala uniformidad en el temple del H13?
R: Una diferencia de dureza superior a 4 HRC dentro de un inserto aumenta significativamente el riesgo de fallo local.
P: ¿Puede la simulación CAE de Procast compensar una velocidad de enfriamiento inadecuada en el temple del H13?
R: No; la simulación aborda el campo térmico de la fundición y no puede corregir los defectos del tratamiento térmico del material.
