Maestría en Ingeniería de Materiales · 2026

Evaluación de las transformaciones microestructurales de aceros de herramientas comerciales sometidos a tratamientos isotérmicos de baja temperatura

Para optimizar la eficiencia en la producción de herramientas utilizadas en la industria metalmecánica, estas deben presentar propiedades mecánicas adecuadas, tales como alta dureza y tenacidad, que garanticen su desempeño continuo en condiciones exigentes. En este contexto, esta investigación evaluó el efecto de los tratamientos térmicos de austemperado y temple y partición de carbono (Q&P – por sus siglas en inglés), sobre la microestructura y propiedades mecánicas de los aceros de herramientas comerciales AISI O1 y AISI S1. Ambos aceros se austenizaron a una temperatura de 900°C por 35 minutos de sostenimiento. Además, a parte de los ciclos isotérmicos de baja temperatura – austemperado y Q&P – se realizó el ciclo convencional de temple + revenido, como tratamiento térmico comparativo. Para el ciclo de austemperado cada acero se evaluó en tres temperaturas con diferentes tiempos de sostenimiento en función del diagrama TTT respectivo. De acuerdo con los resultados en dureza y evolución estructural, se establecieron como condiciones idóneas para uso en proceso de conformación en frio: 250°C/60min., y 350°C/15 min., para el acero AISI O1 y 350°C/15 min., y 400°C/15min., para el acero AISI S1. Para el ciclo de Q&P se evaluó una temperatura de temple (QT) en ambos aceros que favoreciera una formación inicial de 30% de martensita (180°C para el AISI O1 y 270°C para el AISI S1), esto en función de la ecuación de Koistinen-Marburger, y evaluando temperaturas de partición (PT) en zona de transformación bainítica: 250°C y 350°C para el acero AISI O1 y 350°C y 400°C para el acero AISI S1. En ambos aceros los tiempos de sostenimiento isotérmico en la etapa de PT, se mantuvieron iguales a los establecidos en los ciclos de austemperado. Cada condición de tratamiento establecida como idónea para los ciclos isotérmicos y de temple y revenido, se validó mediante ensayos mecánicos de tensión, impacto y dureza, buscando correlacionar la respuesta con la evolución microestructural. En este sentido, las estructuras obtenidas se caracterizaron mediante microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Dentro de los resultados más importantes se encontró como la austenita retenida no favorece un incremento en los niveles de tenacidad, si no por el contrario inflige niveles de fragilidad, ya que esta austenita presente un bajo contenido de carbono y una morfología en bloques, lo que provoca que el efecto de la transformación por deformación (efecto TRIP), se de en los estados iniciales de la zona plástica. Este comportamiento se explica en los mecanismos de lucha por el carbono que se dan durante los ciclos de partición y transformación bainítica: crecimiento de la fase bainítica, migración de carbono a defectos de red, migración a carburos primarios y precipitación de carburos secundarios. En cambio, cuando la estructura es multifásica – bainita, martensita y carburos – se logra un buen desempeño mecánico, incluso superior al de la condición de referencia – temple y revenido, ya que el desajuste mecánico entre estas fases es menor, lo que favorece una respuesta más balanceada entre los niveles de resistencia y tenacidad.

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