El endurecimiento criogénico es un proceso de tratamiento criogénico en el que el material se enfría a aproximadamente -185 °C (-301 °F), normalmente utilizando nitrógeno líquido . Puede tener un efecto profundo en las propiedades mecánicas de ciertos aceros , siempre que su composición y tratamiento térmico previo sean tales que retengan algo de austenita a temperatura ambiente. Está diseñado para aumentar la cantidad de martensita en la estructura cristalina del acero, aumentando su resistencia y dureza , a veces a costa de la tenacidad . Actualmente, este tratamiento se está utilizando en aceros para herramientas, aceros con alto contenido de carbono, aceros con alto contenido de cromo y, en algunos casos, en carburo cementado [1] para obtener una excelente resistencia al desgaste. Investigaciones recientes muestran que hay precipitación de carburos finos (carburos eta) en la matriz durante este tratamiento, lo que imparte una resistencia al desgaste muy alta a los aceros. [2]
La transformación de austenita a martensita se logra principalmente a través del temple , pero en general se avanza cada vez más hacia su finalización a medida que disminuye la temperatura. En aceros de mayor aleación, como el acero inoxidable austenítico , el inicio de la transformación puede requerir temperaturas mucho más bajas que la temperatura ambiente. Más comúnmente, se produce una transformación incompleta en el temple inicial, de modo que los tratamientos criogénicos simplemente mejoran los efectos del temple previo. Sin embargo, dado que la martensita es una fase de no equilibrio en el diagrama de fases de hierro-carburo de hierro, no se ha demostrado que calentar la pieza después del tratamiento criogénico resulte en la retransformación de la martensita inducida nuevamente en austenita o en ferrita más cementita, anulando el efecto de endurecimiento.
La transformación entre estas fases es instantánea y no depende de la difusión , y también que este tratamiento provoca un endurecimiento más completo en lugar de moderar la dureza extrema, lo que hace que el término "revenido criogénico" sea técnicamente incorrecto. [ cita requerida ]
El endurecimiento no tiene por qué deberse necesariamente a una transformación martensítica, sino que también puede lograrse mediante el trabajo en frío a temperaturas criogénicas. Los defectos introducidos por la deformación plástica a estas bajas temperaturas suelen ser bastante diferentes de las dislocaciones que suelen formarse a temperatura ambiente y producen cambios en los materiales que, en cierto modo, se asemejan a los efectos del endurecimiento por choque . Si bien este proceso es más eficaz que el trabajo en frío tradicional, sirve principalmente como banco de pruebas teórico para procesos más económicos, como la forja explosiva .
Muchas aleaciones que no sufren transformación martensítica han sido sometidas a los mismos tratamientos que los aceros, es decir, se han enfriado sin prever ningún tipo de trabajo en frío. Si se observa algún beneficio en este proceso, una explicación plausible es que la expansión térmica provoca una deformación menor, pero permanente, del material. [ cita requerida ]