Materiales y tratamientos térmicos

Tratamiento térmico de la tornillería: temple y revenido, cementación y nitruración

📅 2026-10-13📖 ~7 min📚 Fuente: ISO 898-1, GB/T 3098.1, manual de tratamiento térmico

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⚡ Puntos clave

Una clase de calidad es el resultado de un tratamiento térmico, no un grado de aleación. 8.8, 10.9 y 12.9 describen la combinación de propiedades mecánicas (resistencia a la tracción y relación de límite elástico) obtenida tras el tratamiento térmico.
El temple y revenido es lo habitual. Las clases 8.8, 10.9 y 12.9 reciben temple y revenido hasta sorbita revenida, lo que equilibra resistencia y tenacidad.
La cementación es para la resistencia al desgaste superficial. El acero de bajo carbono cementado a HRC 58–62 en la superficie, con un núcleo tenaz, se emplea en tornillos autorroscantes y tirafondos.
La nitruración es para la resistencia a la fatiga. Una capa compuesta dura eleva la resistencia a la fatiga un 30–50 % y se aplica en piezas sometidas a vibración de alta frecuencia.
Por encima de la clase 12.9 hay que controlar la fragilización por hidrógeno. Cuanto mayor es la resistencia, mayor es la sensibilidad (véase la guía del hidrógeno).
La secuencia no se puede alterar. Laminar la rosca, después templar y por último acabar. Al revés, la rosca se agrieta o no se puede conformar.
La temperatura de revenido fija la tenacidad. El revenido de la clase 10.9 se hace a unos 425 °C y el de la 12.9 a 425–450 °C. Más temperatura significa más tenacidad pero algo menos de resistencia.

Índice

1. Qué significan realmente 8.8, 10.9 y 12.9
2. Temple y revenido: la ruta principal
3. Cementación: para tornillos autorroscantes
4. Nitruración: resistencia a la fatiga
5. Secuencia del proceso
6. Defectos y control

1. Qué significan realmente 8.8, 10.9 y 12.9

La ISO 898-1 define el marcado:

Primera cifra = resistencia a la tracción ÷ 100 MPa, así que 8.8 significa 800 MPa.
Segunda cifra = relación de límite elástico × 10, así que 8.8 significa 0.8.
El límite elástico de 8.8 es, por tanto, 800 × 0.8 = 640 MPa.

Clase	Tracción (MPa)	Límite elástico (MPa)	Dureza (HV)	Material típico
4.8	400	320	110–160	Acero de bajo carbono
8.8	800	640	250–320	Medio carbono templado y revenido
10.9	1,040	940	320–380	Acero aleado templado y revenido
12.9	1,220	1,100	380–420	Acero aleado templado y revenido

2. Temple y revenido: la ruta principal

El temple y revenido consiste en austenizar a 850–900 °C, templar en aceite y revenir a alta temperatura entre 425–550 °C:

Estructura: sorbita revenida.
Resultado: un equilibrio de resistencia y tenacidad.
Todos los tornillos de clase 8.8, 10.9 y 12.9 se fabrican así.

3. Cementación: para tornillos autorroscantes

El acero de bajo carbono, como el 1018 o el 1022, se cementa a unos 900 °C durante dos a cuatro horas hasta un carbono superficial del 0.8–1.0 %:

Tras el temple la superficie alcanza HRC 58–62, lo que aporta resistencia al desgaste.
El núcleo se mantiene en HRC 20–30, lo que aporta tenacidad.
Se emplea en tornillos autorroscantes y tirafondos, donde la punta debe cortar y la cabeza no debe romperse.

4. Nitruración: resistencia a la fatiga

Nitruración en gas a 500–550 °C:

Forma una capa compuesta de ε-Fe₂₋₃N de 10–20 μm de espesor.
Dureza HV 900–1,200.
Resistencia a la fatiga +30–50 %.
La distorsión es mínima, por lo que se aplica después del mecanizado de acabado.

5. Secuencia del proceso

Conformado en frío.
Laminado de roscas.
Temple y revenido.
Acabado superficial.
Recocido de deshidrogenación.

⚠️ La secuencia no se puede invertir: laminar antes de templar, o la distorsión del temple saca la rosca de tolerancia; templar antes de laminar y el material es demasiado duro para conformarse.

6. Defectos y control

Fisuración en el temple: enfriamiento demasiado rápido o inclusiones en el acero.
Descarburación: entrada de aire en el horno que reduce la resistencia superficial.
Revenido insuficiente: mala tenacidad y riesgo de fractura diferida.
Fragilización por hidrógeno: ausencia de recocido tras el recubrimiento (véase la guía del hidrógeno).

Preguntas frecuentes

P. ¿Cómo se trata térmicamente un tornillo clase 8.8? Temple y revenido a alta temperatura hasta 800 MPa de tracción y 22–32 HRC.

P. ¿Cementación o nitruración? La cementación da una superficie dura con núcleo tenaz para piezas de desgaste; la nitruración distorsiona muy poco y encaja en piezas de precisión.

P. ¿Por qué importa el control de temperatura en 12.9? El acero de alta resistencia tiene una estabilidad al revenido limitada; el recocido posterior al recubrimiento debe mantenerse por debajo de 220 °C o la resistencia cae.

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