Sota atmosfera controlada en la fabricació de nombrosos productes

El tractament tèrmic dels acers inoxidables té dues missions bàsiques de complir: obtenir la duresa d'utilització i aconseguir la màxima resistència a l'oxidació. En vista que ambdues característiques són de primordial importància, especialment en la superfície de peces acabades, s'ha de fer el tractament tèrmic de manera que no es produeixin variacions en la composició química de la superfície.

Qualsevol empobriment en crom o descarburació produeix una disminució de les característiques esperades en les peces, així mateix, s'ha de fer de manera que no es produeixin deformacions per tal d'evitar treballs de correcció posteriors.
A continuació es descriu la tecnologia emprada en l'execució d'aquests tractaments perquè s'obtinguin de manera exemplar les característiques tècniques i econòmiques exigides.

El tractament tèrmic en atmosferes oxidants com l'aire, pràcticament ja no s'utilitza, ja que es forma, en especial en els acers inoxidables, una capa de pellofa fortament adherida que ha d'eliminar amb un decapatge posterior.
A més es produeix, en aquesta classe d'atmosfera, una descarburació que obliga a rectificar les peces, no només per assolir les característiques superficials necessàries, si no per eliminar la capa descarburat.
Una gran part de peces acabades, fabricades amb acers inoxidables, com per exemple ganivets, instruments quirúrgics i dentals, parts de coixinets de boles, cilindres i agulles s'escalfen freqüentment en banys de sals per a la seva tremp. A causa de les temperatures necessàries de 1.000 º C i superiors, únicament es poden usar sals de clorur de bari.
Està demostrat que aquests banys eviten la descarburació però produeixen una pèrdua de crom a la superfície de les peces, la qual cosa provoca una disminució de la resistència a la corrosió.
No és possible evitar aquesta pèrdua de crom per més cures que es tingui amb els banys. En conseqüència cal mecanitzar les peces un cop tractades com a mínim 0,008 mm. per assolir novament la resistència òptima a la corrosió. Aquesta operació pot ser molt vedats en el cas de peces de formes complicades.
Els banys de sals a base de clorur de bari tenen a més l'inconvenient que aquestes sals són difícils de diluir en aigua. En conseqüència el rentat pot presentar seriosos problemes en el cas de peces amb forats, rosques o de formes irregulars, a més s'afegeix el problema de l'eliminació de l'aigua del rentat i de les sals.
Els gasos de protecció, com ara l'amoníac (NH ₃₎ dissociat, hidrogen (H ₂₎ pur i el Formiga, són actualment els mitjans més econòmics per als tractaments tèrmics alhora que respectuosos amb l'atmosfera.
S'exigeix únicament que aquests gasos siguin secs, és a dir, amb un punt de rosada de - 40 º C.
En aquest tipus d'atmosfera no es produeix cap reducció del contingut en crom i en conseqüència es manté la total resistència a la corrosió. A més aquests gasos no reaccionen amb el carboni, de manera que s'evita tot tipus de descarburació, obtenint la màxima duresa superficial.
Segons les experiències pràctiques, els valors de duresa obtinguts amb atmosfera de gas, són netament superiors als obtinguts en bany de sals.
En l'amoníac (NH3) dissociat el contingut d'hidrogen és del 75% i 25% de nitrogen, pel fet que l'hidrogen és un gas fortament reductor no hi ha la possibilitat d'oxidació de les peces a l'interior del forn, sortint del mateix completament blanques.
Existien temors que el contingut de nitrogen 25%, pogués tenir un efecte nitrurante, cosa que no s'ha confirmat en la pràctica.

L'acer recuit té una estructura de ferrita i carburs. Amb el tremp es pretén transformar l'estructura en austenítica i diluir els carburs. Només aconseguint una transformació completa i diluint la màxima quantitat possible de carburs, es pot obtenir la màxima resistència a la corrosió i la màxima duresa.
Les temperatures de tremp dels diferents acers inoxidables oscil·len entre 980 i 1.050 º C.
En la majoria dels casos s'ha demostrat que s'assoleixen resultats superiors treballant amb temperatures de tremp entre 1.040 i 1.080 º C., aconseguint major uniformitat en l'estructura i una solubilitat més ràpida dels carburs sense possibilitat de formació d'una estructura de gra gruixut amb tots els seus inconvenients.
El temps de manteniment a temperatura de tremp, depèn del gruix de la secció a temperar. No s'ha de determinar el temps de permanència segons el gruix més prim, en el cas de peces amb diferents gruixos, encara que en aquest gruix mínim pugui estar la part més funcional de la peça.
La durada del temps de manteniment s'ha de determinar de manera que s'assoleixi una transformació completa de l'estructura i una dissolució àmplia dels carburs fins i tot en les zones de més gruix, si en aquestes parts es vol aconseguir la màxima resistència a la corrosió.

Els ganivets de tipus monobloc, tenen un full d'aproximadament 1,5 mm. de gruix en el dors, mentre que el mànec pot tenir un gruix de 8-10 mm .. Si es determinarà el temps de permanència en funció del gruix de la fulla, que seria d'acord amb la temperatura d'aprox. 3-5 minuts, no s'aconseguiria una completa homogeneïtzació de l'estructura del mànec amb la consegüent disminució de la duresa en aquesta part. Això pot ser acceptable, però al mateix temps es redueix considerablement la resistència a la corrosió a causa de l'estructura no homogènia.
Després de l'escalfament i manteniment a temperatura segueix el refredament, en aquest cas com en la construcció d'eines és valedora la regla bàsica.

Especialment en el camp comprès entre els 700 i 450 º C. la velocitat de refredament té una importància molt considerable, ja que en aquest camp poden separar molt fàcilment carburs de l'austenita sobresaturada. Aquestes separacions no són desitjables ja que els carburs són unions entre els metalls i el carboni, el qual determina la duresa final assolible. Això només és vàlid per a la part proporcional de carboni que es dilueix en l'austenita i no pot separar-se de nou durant el refredament.
Si el refredament es fa molt lentament, es produeix una separació prèvia de carburs, la qual cosa empobreix en carboni el material base, en conseqüència resultaria difícil aconseguir la duresa que s'obtindria mitjançant un refredament més ràpid que impedís la separació dels carburs.
En moltes especificacions de tractaments tèrmics es recomana el tremp en oli, el qual és un sistema molt brusc que permet aconseguir valors alts de duresa, en canvi i basant-nos en experiències pràctiques, sabem que les seccions primes, com poden ser, ganivets, calibres, molls, etc. Pateixen grans deformacions en refredar en aquest mitjà.
Amb seccions fins a 2 mm. de gruix si deixeu refredar el material en una càmera sota gas de protecció, la qual estarà connectada directament al forn. Aquest mètode és el més suau que es pot aconseguir i pot utilitzar-se sense temors i amb èxit per agulles quirúrgiques, fulles de ganivets i muelles.Para ganivets monobloc, ganivets de fornitura, matxets i altres peces de gruixos superiors, aquest sistema és massa lent, per la qual cosa hem d'utilitzar un sistema que permeti treballar a una velocitat de refredament superior, amb la finalitat d'obtenir dureses elevades i evitar les deformacions. Una configuració d'aquest tipus es descriurà més endavant.
Com s'ha indicat anteriorment, les peces tractades sota amoníac dissociat, Hidrogen o Formiga adquireixen una superfície absolutament blanca i en conseqüència no cal preveure cap neteja, podent revenir immediatament després del tremp.
Com en el cas de tots els acers, la temperatura de revingut dels acers inoxidables s'ajusta a la duresa final desitjada. La duresa disminueix amb temperatures i temps ascendents.
Els acers inoxidables, per les seves elevats continguts d'aliats resulten més estables per al revingut que els acers al carboni, acers de construcció o d'eines poc aliats, això vol dir, que per arribar a una duresa determinada cal triar una temperatura de revingut una mica més alta que per als acers no aliats.
Per a molts tipus de peces, com ara ganivets i peces de rodaments, és suficient una temperatura de revingut entre 160 i 220 º C., amb un temps d'1 hora aproximadament. Amb aquesta temperatura i temps de revingut no es produeix una coloració a la superfície. Amb temperatures més elevades es produeixen els colors del revingut, que no són sempre desitjables, en aquests casos es recomana fer el revingut sota atmosfera protectora a base de Nitrogen, per evitar l'Oxigen i amb això la coloració de la superfície.
En els casos que no es pretengui una duresa elevada però sí un augment de la resistència i elevada tenacitat s'ha de fer el revingut amb temperatures generalment superiors als 450 º C. Amb temperatura i temps de revingut inadequats pot produir-se una major debilitat contra la corrosió.
Un cop acabat el revingut es deixen refredar les peces en atmosfera calma obtenint unes superfícies totalment blanques, es poden utilitzar o muntar immediatament, en cas de no requerir operacions posteriors, com per exemple polits o peces de màxima precisió.

El tipus d'instal lació més adequada per al tractament tèrmic dels acers inoxidables, depèn de les peces a tractar, la producció horària i les seccions de les mateixes.
Per peces de petites dimensions en sèries curtes que no presentin problemes de deformació, es pot utilitzar un forn basculant, el qual es compon d'una mufla d'acer refractari escalfada exteriorment, en la qual s'introduirà el gas de protecció per la part posterior i prop de la porta. Les peces es carreguen en un petit recipient, dins de la mufla, la qual estarà esbandida constantment pel gas de protecció.
El tremp s'efectuarà en oli, després d'haver arribat a la temperatura i el temps de manteniment. Això s'efectua simplement per basculació del forn des de la posició horitzontal a posició vertical, obrint-se automàticament la porta de la mufla. En posició basculada, el gas de protecció crema en l'obertura de càrrega, formant una cortina protectora, a través de la qual cauen les peces al bany d'oli, sense entrar en contacte amb l'aire. Amb ajuda d'un cistell de tela metàl·lica d'evacuen les peces del bany un cop refredades. Segons la classe d'oli s'obtenen peces netes sense oxidació amb un color acerat o lleugerament groguenques, totalment exemptes de descarburació i amb plena duresa.
Per peces petites que requereixin un refredament menys brusc, per tal d'evitar deformacions, es construeixen altres tipus de forns especials adaptats a les necessitats específiques de cada cas.
Per produccions grans i grans sèries és recomanable per la seva rendibilitat la instal lació contínua que ha demostrat la seva eficàcia al llarg dels anys en el tremp de ganivets i altres peces d'acer inoxidable, la qual s'adapta a la producció desitjada per mitjà de les zones d'escalfament i de refredament adequades.
La instal·lació convencional té una zona de càrrega àmpliament dimensionada, sobre la qual s'han de dipositar les peces a tractar sobre la cinta transportadora, bé manual o automàticament, a continuació es troben les zones de calefacció i refredament necessàries per obtenir la producció desitjada, seguides d'una zona de descàrrega.
En el cas de necessitar un refredament més ràpid, es pot instal lar un dispositiu de refredament accelerat, en el qual es refreden les peces per mitjà d'una forta corrent de gas de protecció que provoca un refredament intens i uniforme. Aquest dispositiu està dimensionat de manera que s'interromp el refredament ràpid quan les peces han assolit una temperatura d'aprox. 450 º C. Aquest refredament serveix per evitar la separació prematura i inconvenient dels carburs, la resta del procés de refredament es realitza en atmosfera calma, no recirculant.
Com que el refredament ràpid s'interromp aprox. 200 º C. per sobre de la temperatura de transformació, el refredament posterior es realitza sense tensions, obtenint deformacions mínimes, molt uniformes i admissibles.
En el "Gràfic 3" es mostren les corbes de tremp per ganivets amb diferents tipus de refredament.
La corba superior es refereix a instal·lacions amb refredament convencional, la del mig a una instal·lació amb dispositiu de refredament ràpid. Ambdues corbes estan preses en el centre de les peces i la corba inferior mostra la temperatura a la superfície de les mateixes amb el dispositiu de refredament ràpid.
A la pràctica s'ha demostrat que els valors de duresa, en relació amb el contingut de carboni, són superiors a causa de la velocitat del refredament