Acero Descarburizado: Crítico para el Endurecimiento por inducción de Cuchillas Rotativas

May 14, 2026 / ANNEALING TECHNICAL CONTENT, INDUCTION HEATING EQUIPMENT TECHNICAL CONTENT, INDUCTION HEATING TECHNICAL CONTENT, MANUFACTURING HEAT TREAT TECH

Para las operaciones de tratamiento térmico internas (in house), el objetivo principal es producir un producto confiable con un desempeño consistente en servicio. Sin embargo, la cadena de suministro y los procesos especializados pueden generar factores que comprometen la consistencia. En este artículo, Heat Treat Today destaca la importancia de contar con material base consistente para el tratamiento térmico por inducción interno de National Steel Rule, y cómo se puede implementar el proceso esencial de descarburización controlada en la planta proveedora de acero.

Este artículo informativo se publicó por primera vez en Heat Treat Today’s April 2026 Annual Induction Heating & Melting print edition. Traducido por Ana Laura Hernández Sustaita.

Si tiene comentarios o preguntas sobre este artículo, háganoslo saber en: editor@heattreattoday.com.

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Introducción: Regla de Acero que se Dobla

La empresa National Steel Rule produce reglas de corte rotativas para la industria del cartón corrugado. Ubicada en Linden, Nueva Jersey, la empresa suministra productos a las industrias de troquelado a nivel mundial. La compañía ha establecido altos estándares de abastecimiento, investigación y pruebas de material para sus reglas de corte, además de contar con un completo laboratorio con equipos de troquelado rotativo y plano.

Su regla de acero se adquiere de una planta proveedora de acero que realiza una descarburización controlada en todo el material. Cuando National recibe el material, procesa el acero para generar los dientes, empleando endurecimiento por inducción como parte del proceso (ver la imagen principal al inicio de este artículo). La regla de corte terminada se vende posteriormente a fabricantes de troqueles de regla de acero, quienes montan estas cuchillas junto con una goma de expulsión sobre tableros de madera cortados con láser. El fabricante debe asegurarse de que las cuchillas de las reglas estén libres de defectos, ya que incluso grietas microscópicas se abrirán durante el troquelado.

Figura 1. Regla de acero doblada de diámetro pequeño | Crédito de la imagen: National Steel Rule

Las cuchillas rotativas y otros productos de National dependen de la compra de acero descarburizado. “La flexibilidad y la conformabilidad son fundamentales”, afirma Ed Mucci, presidente de la empresa, y Alexander Heucke, ingeniero en jefe. La regla de corte debe doblarse para formar una cuchilla circular; durante el servicio, la cuchilla rota para cortar el material corrugado. La geometría de la curvatura puede ser extrema, llegando a doblarse hasta un diámetro interior de 7 pulgadas. Por lo tanto, la compra de acero descarburizado es crítica para el negocio del fabricante. Actualmente, National obtiene el material a nivel internacional. Mucci explica: “Los fabricantes no utilizan grandes cantidades de acero descarburizado, lo que dificulta su abastecimiento, al menos a nivel nacional”.

El material para las reglas rotativas suele ser acero al carbono C36 (SAE 1036) a C50 (SAE 1050) con un rango de dureza de 32–34 HRC. Mucci y Heucke señalan que el acero que utilizan presenta una capa de descarburización total de 0.0005” de profundidad, con una descarburización parcial adicional de al menos 0.0005”–0.00075”. Esto garantiza que cuando una regla se dobla, la superficie se elongue en lugar de agrietarse. Doblar la regla es, en sí mismo, una prueba para comprobar si se ha descarburado correctamente, y las pruebas metalúrgicas sirven como verificación de control de calidad para garantizar que los proveedores estén produciendo los niveles adecuados de descarburización.

Endurecimiento Preciso por Inducción de los Dientes

Si bien el doblado es esencial para formar la curvatura apropiada, los dientes deben ser resistentes al desgaste y la rotura. La regla de corte rotativa de National tiene una expectativa de desempeño de al menos 750,000 impresiones en papel, que es en sí mismo un material altamente abrasivo. Para lograrlo, las operaciones de tratamiento térmico internas endurecen por inducción el borde de la regla, garantizando una larga vida útil del troquel.

Existen dos métodos usados para endurecer los dientes. El método principal es maquinar el perfil de la tira de acero y posteriormente endurecer por inducción el borde. Posteriormente los dientes son rectificados. “Esto nos da un mejor control sobre la profundidad de endurecimiento”, comenta Mucci y Heuke. El segundo método consiste en endurecer por inducción después de rectificar los dientes. “Debemos asegurarnos de que el endurecimiento de los dientes no sea muy profundo, ya que esto puede afectar la capacidad de doblado”. El endurecimiento por inducción implica ciclos muy cortos, y por lo tanto requiere un control minucioso del proceso para garantizar resultados consistentes. Entre los métodos de control del proceso se utilizan crayones indicadores de temperatura, que se funden a una temperatura específica. También se realizan pruebas de dureza.

Figura 2. Detalle de la capa descarburizada | Crédito de la imagen: National Steel Rule

Revisitando la Descarburización

“Generalmente se intenta prevenir la descarburización o incluso agregar carbono a la superficie”, comenta Mark Hemsath, consultor ejecutivo en WINGENS CONSULTANTS y reconocido experto e innovador en la industria del tratamiento térmico. “La descarburización a menudo ocurre accidentalmente en sistemas de recocido mal diseñados, especialmente en hornos de tratamiento continuo.”

Figura 3. Diagrama de Ellingham que muestra la relación hidrógeno-vapor de agua, clave para una descarburización controlada exitosa.

Figura 4. Horno típico de recocido tipo campana. | Crédito de la imagen: RAD-CON

El oxígeno en forma de aire o de vapor es la clave del proceso de descarburización. Menor porcentaje de carbono en la superficie indica un acero más blando y maleable, y si bien el arte de un proceso de descarburización controlada es bien conocido, puede resultar un desafío. El proceso de descarburización suele realizarse por debajo de 1500°F (815°C). “El método preferido es usar vapor de agua o vapor como fuente de oxígeno”, señala Hemsath. Esto se basa en la estabilidad de la relación hidrógeno-vapor de agua (H2/H2O) derivada del diagrama de Ellingham. Estas relaciones H2/H2O indican las propiedades no oxidantes de la mezcla gaseosa, lo que permite que actúe como agente reductor de carbono en la atmósfera del horno. La mayoría de las empresas fabricantes de hornos pueden proporcionar el equipo necesario y personalizar las dimensiones para hacerlos adecuados para este proceso especial. Estos hornos suelen ser de tipo campana o tipo foso con retorta.

Dos Métodos para Controlar la Descarburización

Existen dos formas de realizar intencionalmente un proceso de descarburización. La primera consiste en descarburar todo el producto. En este método, la descarburización se aplica de manera uniforme en toda la superficie de la lámina o bobina. “Este acero laminado en frío generalmente con menor contenido de carbono, se utiliza en electrodomésticos que requieren una buena adherencia del esmalte”, explica Hemsath. Empresas como U.S. Steel y AK Steel (ahora parte de Cleveland-Cliffs) han utilizado esta forma de descarburización controlada.

Otra forma es la descarburización selectiva en la superficie. Hemsath explica: “Si la descarburización solo se requiere en los bordes, se podrían mantener las bobinas enrolladas firmemente, por lo tanto, la descarburización afectaría principalmente a los bordes. Se produciría una pérdida de carbono que disminuiría hacia el centro de las superficies enrolladas”.

Conclusión

“El acero descarburizado tiene mucha demanda, ya que la mayoría de las industrias buscan endurecer y templar los aceros que utilizan”, indica Mucci. De hecho, la prevención de la descarburización del acero es más común y suele destacar en ferias industriales, presentaciones técnicas y publicaciones de procesamiento térmico. Sin embargo, existen productos que dependen de la descarburización intencional para funcionar correctamente.

La descarburización controlada en la planta proveedora de acero presenta desafíos, en parte porque lograr una descarburización exitosa y consistente no suele ser económicamente viable para el mercado norteamericano de tratamiento térmico. Estos desafíos abarcan problemas de acceso regional, acceso a nichos de mercado, necesidades de selección de equipos y ejecución de procesos técnicos.

La experiencia de National destaca los desafíos que enfrentan las plantas proveedoras de acero de América del Norte para proveer a las empresas de tratamiento térmico interno, acero descarburizado de forma fiable y bien controlada que mantenga su vida útil.

Agradecimientos: Heat Treat Today agradece a Dan Herring, The Heat Treat Doctor®, The HERRING GROUP, Inc., quien fue fundamental en el desarrollo de este artículo.

Para más información: Contacte con Heat Treat Today’s Editorial Team en editor@heattreattoday.com.

La imagen principal: Regla rotativa RP8 con borde endurecido | Crédito de la imagen: National Steel Rule

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Cómo domar a tu dragón

April 28, 2026 / ATMOSPHERE AIR FURNACES TECHNICAL CONTENT, MANUFACTURING HEAT TREAT TECH, QUENCHING TECHNICAL CONTENT

Cuando una carga se atasca durante el temple, cada segundo cuenta y las decisiones improvisadas pueden aumentar el riesgo. En esta entrega de “Martes Técnico“, Bruno Scomazzon, gerente general de Precision Heat Treat Ltd., describe un procedimiento de respuesta de emergencia paso a paso para este escenario, uno de los más peligrosos en el tratamiento térmico con atmósfera. Basándose en la experiencia real, esta guía tiene como objetivo ayudar a las empresas a desarrollar sus propios procedimientos eficaces para mantener la seguridad, controlar las condiciones del horno y coordinarse con los servicios de emergencia en situaciones de alto riesgo.

Este artículo informativo se publicó por primera vez en Ingles en Heat Treat Today’s February 2026 Annual Air & Atmosphere Heat Treating print edition.

Si tiene comentarios o preguntas sobre este artículo, háganoslo saber en: editor@heattreattoday.com.

Traducido por Víctor Zacarías. To read this article in English, click here.

Descripción del escenario

Se ha transferido una carga a la cámara de temple y el elevador está descendiendo al aceite, pero la carga se atasca y no se sumerge por completo. La puerta interior se cierra correctamente, y la puerta exterior (frontal) permanece cerrada.

Esta es una situación de altísimo riesgo que requiere el estricto cumplimiento de los procedimientos de emergencia. El objetivo es proteger: primero al personal (minimizar la posibilidad de lesiones o que la situación empeore), luego las instalaciones y, finalmente, el equipo.

1. Medidas inmediatas

NO abra la puerta exterior

Es posible que sienta la tentación de evaluar la situación, pero resista la tentación. NO se coloque frente a la puerta exterior ni justo al lado de ella, y nunca la abra mientras la carga esté “colgada”. Abrir esta puerta puede introducir oxígeno en una cámara caliente, lo que provocaría:

Explosiones o incendios repentinos (flash fire).
Pérdida de contención debido a deformación de la puerta o falla mecánica.

En casos extremos, la puerta exterior puede resultar dañada (arrancada, atascada o parcialmente abierta) y presentar llamas visibles. Esto requiere alertar inmediatamente a los bomberos.

Si la puerta exterior no se puede cerrar

En este caso, notifique inmediatamente a los bomberos e indíqueles que se preparen para una respuesta con espuma. NO permita el uso de agua. ¡Esto podría provocar reacciones violentas con el aceite o la atmósfera y propagar el fuego!

El personal de respuesta capacitado debe:

Colocarse el equipo de protección personal (EPP).
Preparar el equipo de extinción de incendios.
Estar listos para proteger los sistemas críticos hasta que lleguen los bomberos.

NO apague el horno.

Figura 1. Horno de atmósfera durante su operación normal. | Image Credit: Precision Heat Treat Ltd.

Figura 2. Puerta del vestíbulo parcialmente abierta durante una simulación controlada para | Image Credit: Precision Heat Treat Ltd.

2. Mantener el suministro eléctrico

Para garantizar que los sistemas esenciales permanezcan activos, debe mantener el suministro eléctrico. Asegúrese de que los siguientes sistemas permanezcan activos:

Cambie el modo del horno de automático a manual. Esto evitará cualquier secuenciación del PLC que active automáticamente las puertas, los elevadores y los manipuladores.
Mantenga las llamas piloto encendidas.
Mantenga el enfriamiento del aceite en funcionamiento para evitar el sobrecalentamiento del tanque.
Apague los calentadores de aceite para evitar una carga térmica adicional en el tanque de temple.
Mantenga la agitación del temple a baja velocidad durante todo el proceso para ayudar a disminuir la temperatura en la superficie de interfaz entre la carga y el aceite. Esto evita la estratificación y disipa el calor por radiación en el aceite.
Mantenga el recirculador en funcionamiento.
Mantenga la instrumentación en funcionamiento para el monitoreo.

NOTA: La pérdida de estos sistemas elimina la visibilidad, el control de la atmósfera y las opciones de respuesta seguras.

3. Gestión de la atmósfera

Mantenga una atmósfera protectora y una presión positiva en el horno para evitar la entrada de oxígeno y la combustión incontrolada:

Ajuste el control del potencial de carbono a “0”.
Cierre el suministro de gas de enriquecimiento.
Cierre el suministro de amoníaco.
Cierre el suministro de aire de dilución.

Purga de nitrógeno

Estos pasos dependen de si se dispone de una purga de nitrógeno; se recomienda encarecidamente que esté disponible para todas las unidades con temple integral o de paso directo. Asegúrese de comprender cuánto tiempo tarda su horno en purgar completamente el gas endotérmico. Si bien la norma NFPA 86 recomienda cinco ciclos de purga, algunos expertos aconsejan prever hasta diez por hora en caso de emergencia. Cada horno debe contar con datos de purga establecidos en condiciones normales para que los operadores puedan actuar con confianza cuando el tiempo es crucial.

Figura 3. Suministro de nitrógeno utilizado para purga de emergencia y control de la atmósfera. | Image Credit: Precision Heat Treat Ltd.

Inicie inmediatamente una purga de nitrógeno (si está disponible) y manténgala durante todo el evento.
Utilice al menos el flujo mínimo especificado en su documentación. Si es seguro, se puede utilizar un flujo mayor para ayudar a desplazar los gases inflamables de las cámaras de calentamiento y temple.
Mantenga la temperatura del horno a 815°C (1500°F) durante la purga.

Pueden quedar espacios residuales de gas Endo atrapados en zonas con poca ventilación. Si la temperatura de la cámara desciende por debajo del punto de ignición antes de que se haya desplazado todo el gas inflamable, la entrada de oxígeno podría provocar una explosión. En algunos casos, el Endo atrapado y los desequilibrios de presión pueden causar fugas repentinas, en las que se expulsa aceite o gas debido a la acumulación de presión interna.

Después de la purga

El objetivo de la purga con nitrógeno es desplazar el gas endotérmico con una atmósfera inerte, manteniendo una temperatura elevada para facilitar la combustión de los gases inflamables residuales y prevenir la formación de mezclas peligrosas. Este proceso debe garantizar una presión positiva en todo el horno.

Una purga seguida de enfriamiento por inmersión de nitrógeno es un método válido si la purga se ha completado de forma verificable.
Según el tamaño del horno y la velocidad de enfriamiento:
Los hornos más grandes pueden enfriarse lo suficientemente lento como para completar la purga.
Las unidades más pequeñas o de enfriamiento más rápido pueden requerir un breve mantenimiento de la temperatura antes del enfriamiento controlado o el enfriamiento por inmersión.

NOTA: Una vez que la carga suspendida se enfríe a una temperatura segura (aproximadamente 65°C), realice el apagado estándar del equipo.

Sin nitrógeno (en Endo)

Si no hay purga de nitrógeno, o esta es insuficiente, la única opción es dejar que la carga acumulada se enfríe en el vestíbulo mientras se continúa quemando Endo y se mantiene la temperatura del horno a 1500°F. Una vez que el vestíbulo/tanque de aceite se enfríe por debajo de 150°F y haya pasado el peligro, inicie el apagado estándar del horno.

4. Gestión de la seguridad

Alerte inmediatamente al cuerpo de bomberos local. Si la situación se vuelve incontrolable o si existe alguna duda sobre la capacidad de mantener el control, evacúe las instalaciones y espere a que lleguen profesionales capacitados. La seguridad del personal de la planta es primordial.
Notifique al departamento de seguridad de la planta y a la administración del sitio.
Evacúe a todo el personal no esencial del área de tratamiento térmico.
Informe a todos los departamentos que se está produciendo un incidente de alto riesgo.

Los bomberos son más eficaces cuando conocen sus instalaciones antes de que ocurra una emergencia. Asegúrese de que conozcan la distribución de sus operaciones, incluyendo:

Ubicación y tamaño de los tanques de aceite
Paneles eléctricos
Válvulas de cierre de gas
Zonas calientes

5. Periodo de enfriamiento controlado

Mantenga la protección con atmósfera durante todo el evento.
NO abra las puertas hasta que la temperatura del vestíbulo sea baja y estable.
El tiempo de enfriamiento dependerá de la masa de la carga y la retención de calor. Prevea cinco horas o más.
Utilice la estabilidad de la presión del horno, las observaciones de los efluentes y el comportamiento de los gases como indicadores indirectos de la temperatura.

6. Procedimiento de recuperación de la carga

Una vez enfriado y estabilizado, realice el apagado estándar, comenzando con la eliminación del gas endotérmico, si corresponde.
NO intente retirar la carga manualmente hasta que el sistema esté verificado como seguro.
Solo el personal de mantenimiento puede recuperar la carga, utilizando equipo de protección personal (EPP) y las herramientas adecuadas.

7. Familiarización con el cuerpo de bomberos

Toda instalación debe establecer una buena relación con el cuerpo de bomberos local antes de que ocurra una emergencia. Procure revisiones anuales e identifique lo siguiente:

Número de hornos
Volumen de los tanques de aceite de temple para extinción de incendios
Ubicación de las zonas calientes y los paneles de control
Puntos de parada de emergencia

Las puertas atascadas suelen deberse a fallos en las válvulas neumáticas. Cerrar el suministro de aire comprimido y purgarlo puede permitir que el mecanismo se reinicie. Consulte siempre el manual del equipo o al fabricante antes de intentar cualquier solución.

Considere que el inspector de bomberos que realice las revisiones no es necesariamente quien acudirá a combatir los incendios; capacite a quienes sí lo harán.

Protocolo posterior al incidente

Antes de volver a poner en funcionamiento el horno, asegúrese de:

Realizar una investigación formal.
Identificar y corregir la(s) causa(s) raíz.
Documentar todos los parámetros clave y las acciones tomadas.
Capacitar nuevamente a los operadores según sea necesario.

Señalización del horno

Es probable que un operador lea el plan de seguridad, pero podría olvidar un protocolo vital durante una emergencia. Contar con advertencias claras y llamativas, impresas y colocadas en el panel, que el operador pueda retirar y utilizar en caso de emergencia, puede ser de gran utilidad.

Reflexiones finales

No podemos predecir todas las consecuencias. Ningún procedimiento puede contemplar todas las variables posibles en una emergencia real. Una vez que un evento se pone en marcha, lo único que podemos hacer es responder con el mejor criterio, capacitación e intenciones, priorizando siempre la seguridad de las personas.

Este documento pretende ser una referencia práctica: una guía estructurada elaborada con esmero, experiencia real y buenas prácticas. No es una solución universal, sino una herramienta para ayudar a los equipos a crear o mejorar sus propios procedimientos eficaces y a responder de forma adaptativa en situaciones de alto riesgo.

La preparación contra incendios es esencial en toda planta de tratamiento térmico. Los incendios ocurren, y no siempre son pequeños. Es fundamental saber cuándo actuar, cuándo evacuar y cuándo pedir ayuda. Los manuales de equipos proporcionan una base, pero la preparación mediante capacitación y planificación es la mejor defensa.

Agradecimientos: El autor agradecer a Daniel H. Herring, “The Heat Treat Doctor,” a The HERRING GROUP, Inc., y a Avery Bell de Service Heat Treat en Milwaukee por sus valiosas contribuciones.

Acerca del autor:

Bruno Scomazzon
Gerente General
Precision Heat Treat Ltd.

Bruno Scomazzon es el gerente general de Precision Heat Treat Ltd. en Surrey, Columbia Británica, Canadá, y cuenta con más de 40 años de experiencia en procesos metalúrgicos y operaciones de tratamiento térmico.

Para más información: Contacte a Bruno en bruno@precisionheattreat.com.

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Perspectivas de Sostenibilidad: Calculadors de Cuantificación de Emisiones de Carbono

March 23, 2026 / CARBURIZING TECHNICAL CONTENT, CONTROLS TECHNICAL CONTENT, MANUFACTURING HEAT TREAT TECH

El reporte de emisiones de carbono ya no es opcional para los especialistas en tratamiento térmico — se está convirtiendo en una necesidad competitiva y regulatoria. En esta entrega de Perspectivas de Sostenibilidad, Heat Treat Today examina la investigación del Profesor Fu Zhao y la candidata a Doctorado Lakshmi Srinivasan del Heat Treating Consortium de Purdue University, detallando una nueva calculadora de carbono basada en Python, desarrollada específicamente para operaciones de tratamiento térmico, cómo modela las emisiones del Alcance 1, 2 y 3 a partir de la geometría del horno y los parámetros del proceso, y cómo los especialistas en tratamiento térmico con operaciones internas pueden utilizarla para cumplir con las crecientes exigencias de transparencia con un mínimo de intervención manual.

Este artículo informativo se publicó por primera vez en Heat Treat Today’s February 2026 Annual Air & Atmosphere Heat Treating print edition.

Si tiene comentarios o preguntas sobre este artículo, háganoslo saber en: editor@heattreattoday.com.

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El reporte de emisiones se ha convertido en un paso esencial. Navegar los requisitos en un entorno político cambiante solo añade complejidad al desafío. ¿Cómo pueden los especialistas en Tratamiento Térmico mantenerse en el cumplimiento normativo? Una herramienta diseñada a través de Purdue University’s Heat Treating Consortium (PHTC, por sus siglas en inglés) podría ser la respuesta.

El consorcio ha financiado investigaciones en proyectos de tratamiento térmico que abarcan desde la eficacia de nuevos medios de temple hasta la mejora de dureza de los materiales. Hace aproximadamente dos años, las empresas miembros del PHTC solicitaron una investigación para el desarrollo de una herramienta que hiciera posible la estimación de carbono.

Lakshmi Srinivasan, Candidata a Doctorado en School
of Mechanical Engineering at Purdue University

Professor Fu Zhao, Miembro del Profesorado de School
of Mechanical Engineering and the School of
Sustainability Engineering and Environmental
Engineering at Purdue University

El Profesor Fu Zhao, miembro del profesorado de School of Mechanical Engineering and the School of Sustainability Engineering and Environmental Engineering at Purdue decidió asumir esta solicitud de investigación. Incorporando a la candidata a Doctorado Lakshmi Srinivasan, una destacada investigadora en el modelado de sistemas energéticos y evaluación del ciclo de vida en School of Mechanical Engineering y la School of Sustainability Engineering and Environmental, para la investigación y desarrollo de esta herramienta. “Este proyecto tiene como objetivo modelar los requerimientos energéticos del horno en función de su geometría y los parámetros de entrada de tratamiento térmico”, explicó Srinivasan. “A partir de estos flujos energéticos modelados y de los insumos asociados a la construcción del horno, calculamos las emisiones de carbono del Alcance 1, Alcance 2 y Alcance 3 asociados a la operación del horno”.

Alcance 1: Emisiones directas de carbono derivadas del consumo de energía dentro de la planta (por ejemplo, combustión de gas natural u otros combustibles)
Alcance 2: Emisiones indirectas provenientes de electricidad, vapor, calor o enfriamiento adquiridos
Alcance 3: Todas las demás emisiones indirectas a lo largo de la cadena de suministro (por ejemplo, proveedores, transporte, uso del producto)

La herramienta es una aplicación de escritorio basada en Python, diseñada pensando en la escalabilidad. Dado que el desarrollo está orientado al proceso de carburizado tanto por razones de mercado como regulatorias, se encuentra altamente enfocada en las necesidades de la industria. Adicionalmente, Zhao y Srinivasan diseñaron la herramienta para que los usuarios puedan integrar características adicionales y conjuntos de datos que se alineen con nuevos requerimientos o tecnologías emergentes. También subrayaron que la arquitectura de la herramienta está pensada para su crecimiento como una aplicación basada en la web.

Imagen de la herramienta digital de seguimiento de carburizado | Image Credit: Srinivasan and Zhao

La facilidad de uso es un aspecto esencial. Zhao y Srinivasan han refinado la herramienta para limitar la cantidad de entradas únicas requeridas por el usuario para generar un resultado preciso. El equipo explicó que este aspecto fue particularmente desafiante, ya que se examinaron alternativas para simplificar la interfaz sin simplificar en exceso la “física subyacente”. Describieron como funcionará la versión final de la herramienta, explicando que una vez que se introduzcan los parámetros clave (tipo de horno, temperaturas de proceso, tiempo, pieza) la herramienta automáticamente calculará la energía usada y las emisiones con una intervención manual mínima.

Los miembros del PHTC, de los cuales muchos representan compañías manufactureras que cuentan con tratamiento térmico interno, han mostrado interés, proporcionando retroalimentación y recursos para dar forma al desarrollo de la herramienta. Un entusiasmo adicional se observó durante el IHEA’s annual SUMMIT en agosto de 2025, donde Srinivasan presentó el desarrollo de la herramienta. Cuando se les preguntó qué interrogantes han guiado su investigación, Zhao y Srinivasan compartieron lo siguiente:

Versatilidad y funcionalidad: ¿Qué tan flexible es la herramienta para adaptarse a diferentes geometrías de horno, geometrías de piezas, tipos de hornos y procesos de tratamiento térmico?
Asignación basada en piezas: ¿Cómo asigna la herramienta las emisiones de manera precisa a piezas individuales o lotes de una carga dentro del horno?
Emisiones específicas por ubicación: ¿Cómo considera las variaciones regionales en las emisiones del Alcance 2 y Alcance 3, tales como las diferencias en la generación de electricidad o los impactos de la cadena de suministro?

Otro desafío ha sido garantizar la calibración y verificación cuidadosa de la herramienta. Para ello el equipo ha utilizado datos reales y precisos de consumo de gas natural y electricidad provenientes de operaciones de tratamiento térmico, cortesía de los miembros del PHTC, con el fin de verificar el consumo energético predicho por el modelo a temperaturas de operación definidas del horno.

Eventualmente alguna versión de esta herramienta estará disponible para usuarios fuera del consorcio. Sin embargo, actualmente, los miembros del PHTC se encuentran a la vanguardia tanto del desarrollo como del uso. Los investigadores enfatizaron este punto: “Esta herramienta es particularmente oportuna y esencial para la industria, ya que las empresas enfrentan una creciente expectativa de proporcionar reportes de emisiones transparentes y precisos”.

Si bien el mundo de las normas y regulaciones puede sentirse como un campo minado, las discusiones comparativas sobre esta herramienta revelan aplicaciones prometedoras a corto plazo para los especialistas en tratamiento térmico con operaciones internas.

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Austenización Insuficiente en el Tratamiento Térmico: Causas, Efectos y Cómo evitarla

February 10, 2026 / ATMOSPHERE AIR FURNACES TECHNICAL CONTENT, HARDENING TECHNICAL CONTENT, MANUFACTURING HEAT TREAT TECH, QUENCHING TECHNICAL CONTENT

Un austenizado insuficiente afecta mucho más que la dureza final. Interrumpe la transformación de fase, debilita el rendimiento mecánico y aumenta el riesgo de deformación o fallo en condiciones de servicio exigentes. En esta entrega de Technical Tuesday, Ana Laura Hernández Sustaita, fundadora de Consultoría Carnegie, explica los orígenes metalúrgicos de la formación incompleta de la austenita; como la uniformidad del horno, la velocidad calentamiento, la composición química del acero y la geometría de la pieza, contribuyen a ese problema; y las estrategias modernas de control de procesos y simulación que garantizan una transformación completa y resultados repetibles de alta calidad.

Este artículo informativo se publicó por primera vez en Heat Treat Today’s January 2026 Annual Technologies To Watch print edition.

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Introducción

En inglés, el término underhardening se utiliza para describir aceros que no alcanzan una austenización completa, lo que se traduce en una pérdida de dureza después del temple. Sin embargo, en este artículo ampliaremos el análisis más allá de la dureza, centrándonos en el fenómeno de la austenización insuficiente, analizando sus causas, su influencia directa en la microestructura y en las propiedades mecánicas, así como las acciones que podemos implementar en el proceso para prevenirla.

El rol del proceso de austenización

El objetivo principal del tratamiento térmico es obtener una microestructura homogénea o mixta que garantice las propiedades mecánicas requeridas para las condiciones de servicio establecidas: resistencia a la tracción, resistencia al impacto, límite elástico, entre otras.

El proceso de austenización es el primer paso crítico para muchos procesos. Consiste en calentar el acero por encima de la temperatura A₃ (normalmente entre 30 y 50°C/85 y 120°F adicionales) para obtener una microestructura con red cúbica centrada en las caras (FCC) durante un tiempo determinado. Este paso es fundamental después de procesos como solidificación, forja o laminado, ya que “reinicia” la historia microestructural del acero.

¿Qué es la austenización insuficiente?

Figura 1. Diagrama tiempo-temperatura de austenización para acero Ck 45 (SAE/AISI 1045). | Image Credit: Figure 7, ASM International 2013

La formación de austenita implica cambios estructurales y composicionales influenciados tanto por la microestructura inicial como por la composición química del acero. Cuando los parámetros de austenización no se establecen adecuadamente: temperatura insuficiente, tiempo de permanencia corto o problemas de desempeño del equipo, como la falta de uniformidad térmica del horno, la transformación no se completa. El resultado es una microestructura que conserva fases no deseadas, lo que afecta la dureza, la estabilidad dimensional y la resistencia mecánica. Por lo tanto, cualquier microestructura que no logre transformarse completamente a austenita debido a los factores mencionados puede considerarse un caso de austenización insuficiente.

Causas de la Austenización Insuficiente:

Temperatura de austenización inadecuada: si la temperatura es demasiado baja, no se logra la disolución completa de ferrita o carburos.
Tiempo de empape insuficiente: un tiempo de empape (permanencia) demasiado corto impide la difusión homogénea del carbono en la austenita.
Distribución térmica no uniforme en el horno: produce zonas con distintos grados de transformación.
Composición química del acero: los elementos de aleación modifican la cinética de difusión y desplazan las temperaturas críticas de transformación.
Geometría y dimensiones de la pieza: las secciones más grandes demandan mayor tiempo de empape, para alcanzar el calentamiento completo.
Velocidades de calentamiento rápidas: pueden impedir la homogeneización de la microestructura y generar una transformación incompleta, especialmente en procesos por inducción.

Efectos de una austenización insuficiente

Microestructura heterogénea

Tal como se ilustra en el ASM Handbook, Volume 4A: Steel Heat Treating Fundamentals and Processes, la cinética de formación de la austenita depende fuertemente de la velocidad de calentamiento. A bajas velocidades, la homogeneización por difusión ocurre a temperaturas relativamente menores; en contraste, los calentamientos rápidos generan heterogeneidad microestructural, un efecto especialmente crítico en procesos como el endurecimiento por inducción o el calentamiento directo por flama. En otras palabras, la austenización insuficiente se presenta con mayor frecuencia cuando se emplean altas velocidades de calentamiento.

En consecuencia, una microestructura con composición heterogénea provoca variaciones en las temperaturas de transformación martensítica (Ms y Mf) a lo largo de la pieza. Durante el temple, las regiones con menor contenido de carbono transforman primero, originando una martensita más suave, mientras que las zonas más ricas en carbono transforman a menores temperaturas, generando tensiones internas y una microestructura inconsistente.

Mayor riesgo de deformaciones y fallas prematuras en servicio

Anteriormente se mencionó que el proceso de austenización implica un cambio en la estructura cristalina del material. Si este cambio no es homogéneo a lo largo de la pieza, se presentarán diferentes fases, resultando en un arreglo cristalográfico variado y, por ende, un cambio volumétrico. Por otra parte, calentar una pieza muy rápidamente provoca que el calor no se distribuya ni penetre de manera uniforme, causando transformaciones heterogéneas y, por lo tanto, tensiones debido a los cambios volumétricos en la estructura cristalina.

Reducción en la dureza y resistencia mecánica

Una austenización incompleta deja restos de ferrita o carburos no disueltos en la microestructura, que impide la transformación completa a martensita durante el temple, reduciendo la dureza final. Además, una menor cantidad de carbono en solución afecta negativamente la resistencia mecánica.

Aumento de la fragilidad y menor tenacidad

Una microestructura heterogénea (ferrita y perlita con martensita parcial y austenita retenida) disminuye la resistencia mecánica. Esto se traduce en menor capacidad para soportar cargas sin fracturarse.

Como prevenir la austenización ineficiente

Control preciso de temperatura y tiempo del horno

Figura 2. Ejemplo de un análisis de carga | Image Credit: Consultoría Carnegie

Para garantizar un control adecuado durante el mantenimiento, es fundamental utilizar termopares calibrados y ubicarlos estratégicamente dentro del horno para asegurar mediciones precisas. La calibración periódica previene errores en la lectura de temperatura, lo que contribuye directamente a la calidad del proceso. Además, es indispensable contar con la asesoría de un experto para determinar la vida útil recomendada de los termopares. Mantener una trazabilidad adecuada y realizar los reemplazos en tiempo y forma asegurará un funcionamiento óptimo del sistema.

Por otra parte, el uso de ventiladores internos en hornos de convecciones nos ayudara a mantener una uniformidad térmica dentro del horno, evitando zonas frías o calientes.

Otra forma de poder controlar la temperatura del proceso es el uso de registradores de temperatura o graficadores de temperatura. Estos dispositivos, conectados a termopares de contacto instalados directamente en las piezas, son especialmente recomendables para componentes con geometrías complejas con grandes espesores. Su función es registrar la temperatura en tiempo real y verificar que no existan fluctuaciones durante el tiempo de mantenimiento.

Distribución adecuada de la carga

En cargas donde es necesario realizar el tratamiento térmico de una cantidad considerable de piezas, es recomendable llevar a cabo un estudio para determinar la altura máxima de apilamiento que permita un flujo de calor adecuado y un calentamiento homogéneo. Un análisis preliminar puede realizarse colocando termopares estratégicamente en diferentes ubicaciones y en distintas piezas: por ejemplo, en la primera pieza de la carga, otra en la parte media y una más en la parte inferior de la torre de apilamiento.

Una vez que las piezas ingresan al proceso, es posible monitorear el comportamiento térmico de cada una de ellas, verificando que el tiempo de empape sea suficiente para que todas alcancen la transformación requerida al llegar a la temperatura objetivo, o bien, determinar si es necesario realizar ajustes en la configuración de la carga.

Uso simulación termodinámica para optimizar los parámetros del proceso

Cada grado de acero tiene una temperatura óptima de austenización determinada por su composición química. En los aceros al carbono (serie 10xx), estas temperaturas pueden estimarse mediante el diagrama Fe–C; sin embargo, cuando se incorporan elementos de aleación, dicho diagrama deja de ser suficiente. En esos casos, es necesario recurrir al cálculo de temperaturas críticas o al uso de herramientas más precisas, como simulaciones termodinámicas mediante software especializado, por ejemplo, Thermo-Calc®.

Aunque lo ideal sería tratar cada material a su temperatura específica, en la producción industrial esto no es eficiente, ya que implicaría procesar cada pieza de manera individual, lo cual ralentizaría la línea de fabricación y aumentaría el consumo de recursos, como tiempo y gas.

El uso de herramientas termodinámicas como ThermoCalc software ® permite evaluar cómo las variaciones en la composición química (debidas a tolerancias de colada o ajustes en elementos de aleación) afectan las temperaturas de transformación. Esto facilita la selección de una temperatura óptima de proceso que garantice que, para cada composición posible dentro de las especificaciones, las temperaturas de austenización sean las adecuadas. Con ello se optimiza el rendimiento del tratamiento térmico y se mejora la reproducibilidad del proceso.

Por ejemplo, en la figura 3, si un acero 4140 se calienta únicamente a 750°C (1380°F) en lugar de 850°C (1560°F), la ferrita no se disolverá por completo. Como resultado, después del temple se obtendrá una microestructura compuesta por martensita blanda y ferrita residual, en lugar de una martensita homogénea y dura. Esto reduce significativamente la dureza y la resistencia mecánica del material.

Figura 3. Diagrama de un eje para un acero 4140, (Fe, 0.4C, 0.8Mn, 0.2Si, 0.8Cr, 0.2Mo, 0.02Ni) | Image Credit: Consultoría Carnegie

Figura 4. Histograma de la temperatura de transformación Ac3 para un acero AISI 4140 dentro del rango
de especificación. | Image Credit: Consultoría Carnegie

En el histograma (figura 4) podemos observar que, incluso tratándose del mismo grado de acero, la temperatura A₃ puede variar aproximadamente 760−776°C (1400−1429°F) únicamente debido a las tolerancias químicas establecidas en la especificación. Si además consideramos la presencia de elementos residuales o microaleantes, es evidente que no podemos esperar el mismo comportamiento durante el tratamiento térmico ni las mismas propiedades mecánicas en todas las coladas.

En estos casos, herramientas termodinámicas como ThermoCalc software® permiten evaluar un conjunto amplio de posibles composiciones químicas y determinar una temperatura de austenización óptima que sea adecuada para todas las variaciones permitidas dentro de la especificación.

Diseño de curvas/rampas de calentamiento

Para asegurar que las temperaturas de transformación se alcancen de manera homogénea (tanto en procesos con cargas de alto volumen, como en piezas con geometrías variables) es recomendable implementar un calentamiento controlado. Aunque esto puede aumentar el tiempo de procesamiento, los beneficios incluyen una menor probabilidad de distorsión y la garantía de lograr una transformación austenítica completa.

La clave radica en diseñar un perfil adecuado de tiempo–temperatura, el cual dependerá de factores como las dimensiones de la pieza y las propiedades del material, entre ellas: difusividad térmica, capacidad calorífica, densidad y conductividad térmica.