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Tratamiento térmico

# Descarburización del acero: causas, medición y control

Aprenda cómo se forma la descarburación del acero, cómo medirla y cómo controlarla.

![Retrato de Anders Bergström, reportero del sector del acero](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/es/noticias/autor/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Tratamiento térmico 60+ min de lectura Actualizado 14 ago 2026 Revisado con evidencia

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## Qué es —y qué no es— la descarburización del acero

### Definición de descarburización y de zona descarburizada

La descarburización del acero es la pérdida, cerca de la superficie, de carbono o de fases ricas en carbono de un producto de acero durante el calentamiento, el procesamiento o el servicio. La región afectada es la **zona descarburizada**: una capa situada por debajo de la superficie original o acabada en la que el contenido de carbono, la fracción de fases portadoras de carbono, o ambos, son inferiores a los del interior no afectado. La obra de NIST, *Damage and Failure Modes of Structural Steel Components*, describe esta zona como una pérdida cercana a la superficie de carbono y de fases ricas en carbono, cuando el carbono superficial reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono gaseoso (CO) o dióxido de carbono (CO₂).

La descarburación resulta del acoplamiento de una reacción superficial y la difusión del carbono en estado sólido, y no únicamente de la oxidación. Strong evidence

El contexto habitual es el tratamiento térmico, la forja, el laminado, la sinterización u otra operación a alta temperatura en la que la superficie del acero entra en contacto con un gas capaz de eliminar carbono. Los gases de horno que contienen oxígeno son causas frecuentes, pero la reacción está controlada por algo más que la mera presencia de oxígeno. El carbono debe difundirse desde el interior hacia la superficie, las reacciones superficiales deben avanzar a una velocidad suficiente y la atmósfera del horno debe tener una actividad efectiva del carbono inferior a la del acero. Si la atmósfera tiene un potencial de carbono superior al de la superficie del acero, puede producirse, en cambio, la entrada de carbono en el acero. Por tanto, la superficie actúa como una frontera de reacción acoplada a la difusión en estado sólido.

El capítulo de ASM, *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life*, describe la difusión del carbono a través del hierro austenítico hacia la superficie como una parte central del proceso. A la temperatura de tratamiento, el carbono se desplaza a través de la red de austenita, mientras que las reacciones en la superficie consumen carbono. El gradiente de concentración resultante puede extenderse más allá de la superficie visiblemente alterada. Una capa oscura de cascarilla, por sí sola, no indica hasta qué profundidad se extiende la pérdida de carbono.

La descarburación parcial y total describen condiciones metalúrgicas, no categorías universales de profundidad.
| Condición | Significado | Indicación estructural típica |
|---|---|---|
| Descarburación parcial | El contenido de carbono o de la fase rica en carbono se reduce, pero esta permanece presente | Reducción de la perlita, del contenido de carburos o de la fracción de fase modificada |
| Descarburación total | El constituyente rico en carbono previsto ha sido eliminado de la capa pertinente | Estructura superficial pobre en carbono o completamente ferrítica |

Los metalurgistas suelen distinguir entre **descarburización parcial** y **descarburización total**. La descarburización parcial significa que queda algo de carbono en la capa afectada, aunque su concentración o su contenido de fases ricas en carbono sea inferior al del acero no afectado. La descarburización total significa que el constituyente rico en carbono esperado según la composición del acero y su condición de tratamiento térmico ha sido eliminado de la capa pertinente, dejando una estructura pobre en carbono. Se trata de condiciones metalúrgicas, no de categorías universales de profundidad. La norma ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para determinar la profundidad de descarburización en productos de acero, pero el significado de una profundidad comunicada sigue dependiendo del criterio y del método especificados.

La transición del material descarburizado al material no afectado puede ser definida, gradual o irregular. Un acero hipoeutectoide puede presentar una capa superficial ferrítica en la que la perlita se haya reducido o eliminado. Un acero con mayor contenido de carbono puede mostrar un contenido reducido de carburos, una perlita alterada o una capa completamente ferrítica cerca de la superficie. Los elementos de aleación también afectan a la actividad del carbono, la difusión, la estabilidad de las fases y el aspecto de la zona transformada. Por este motivo, la «profundidad de descarburización» no siempre corresponde a un único límite evidente visible con pocos aumentos.

### Descarburización frente a oxidación, formación de cascarilla, carburización y agotamiento de carbono durante el procesamiento

#### Condiciones superficiales relacionadas

Oxidación

Reacción de los constituyentes del acero con oxígeno, vapor de agua o dióxido de carbono.

Formación de cascarilla

Formación y eliminación de productos de óxido de hierro en la superficie.

Carburación

Entrada neta de carbono en la superficie del acero.

Descarburación

Pérdida de carbono o de fases ricas en carbono cerca de la superficie.

La descarburización y la oxidación suelen producirse conjuntamente, pero no son sinónimos. La **oxidación** es la reacción de los constituyentes del acero con especies oxidantes como el oxígeno, el vapor de agua o el dióxido de carbono. La oxidación del hierro puede producir una película de óxido o cascarilla, mientras que la oxidación del carbono puede producir CO o CO₂ y reducir el contenido de carbono por debajo de la superficie. Por tanto, una atmósfera de horno puede oxidar la superficie sin producir una zona descarburizada de importancia práctica, o puede provocar ambos efectos simultáneamente.

La **formación de cascarilla** se refiere principalmente a la formación y eliminación de productos de oxidación adherentes o sueltos en la superficie del acero. La cascarilla puede contener óxidos de hierro como wüstite, magnetita y hematita, según la temperatura y las condiciones del gas. Una capa gruesa de cascarilla no establece la profundidad de la pérdida de carbono. A la inversa, la descarburización puede producirse bajo una atmósfera o un recubrimiento que genere poca cascarilla visible. La obra de Cambridge, *Atmosphere Control for the Protection of Metals During Production Processes*, relaciona específicamente la exposición directa a atmósferas de combustión con exceso de oxígeno con la oxidación, la formación de cascarilla y la descarburización, aunque trata estos fenómenos como resultados relacionados, pero distintos.

Actividad del carbono **Actividad del carbono** Medida termodinámica del potencial químico del carbono con respecto a un estado de referencia definido; depende de la concentración, la temperatura, la fase y los elementos de aleación.

La fuerza impulsora química se expresa mejor mediante la **actividad del carbono** o el potencial de carbono del horno que mediante una etiqueta simple como «atmósfera oxidante». El potencial de carbono durante el tratamiento térmico del acero está determinado por la diferencia de actividad del carbono entre el acero y su entorno, junto con la cinética de las reacciones superficiales. La obra de ASM, *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating*, identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y evitar la pérdida de carbono. El suplemento de 2020 *2704CP Handbook* de Eurotherm describe la estimación habitual del potencial de carbono del horno a partir de una medición de oxígeno con una sonda de zirconia combinada con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío.

#### Límite del proceso

La directriz de menos del 5 % de hidrógeno se aplica únicamente a las condiciones de sinterización con nitrógeno e hidrógeno citadas. No debe utilizarse como límite general del horno sin comprobar la temperatura, el punto de rocío, la composición del acero, la geometría, el flujo de gas y el tiempo de permanencia.

La **carburización** es la condición opuesta de transferencia neta de carbono: el carbono entra en la superficie del acero y aumenta su actividad o su concentración. Una atmósfera de horno puede carburizar un tipo de acero y descarburizar otro si difieren sus contenidos iniciales de carbono o sus condiciones superficiales. Incluso en una misma carga del horno, el flujo local de gas, la temperatura, el punto de rocío, el hollín, las fugas y la separación entre las piezas pueden producir resultados diferentes. La guía de Linde de 2023, *Sintering of Steels*, afirma que el vapor de agua en atmósferas de nitrógeno/hidrógeno provoca descarburización y comunica una directriz experimental según la cual menos de un 5 % de hidrógeno limitó las velocidades de carburización y descarburización en las condiciones de sinterización citadas. Esta cifra no constituye una regla universal para los hornos; la composición del gas, la temperatura, la geometría del polvo o del acero macizo y el tiempo de permanencia siguen siendo factores determinantes.

El carbono también puede agotarse por **procesamiento sin el mecanismo clásico de descarburización en horno**. La eliminación mecánica, las quemaduras de rectificado, el mecanizado, el decapado, las pérdidas durante la fusión, la segregación o la disolución de carburos durante un ciclo térmico inadecuado pueden modificar la estructura portadora de carbono o el carbono medido cerca de una superficie. El carbono puede redistribuirse durante la soldadura o el procesamiento aditivo, y una capa descarburizada puede eliminarse mediante mecanizado después del tratamiento térmico. Estas condiciones no deben denominarse automáticamente descarburización. El término es más defendible cuando un déficit de carbono cercano a la superficie está relacionado con la transferencia de carbono, una reacción o una pérdida selectiva durante el proceso examinado.

En el estudio citado sobre acero para resortes, el espesor de ferrita descarburada mostró una respuesta no monótona a la temperatura entre 700 y 1000 °C. Strong evidence

La temperatura por sí sola no predice la profundidad final. Un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre un acero para muelles Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, observó que el espesor de ferrita descarburizada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. Una temperatura más elevada acelera la difusión del carbono, pero también puede alterar la formación de óxidos, las reacciones con los gases, la constitución de fases y la duración de la transformación pertinente. Por tanto, el máximo observado refleja efectos acoplados de difusión y oxidación, no una ley monótona dependiente únicamente de la temperatura.

### Por qué la pérdida de carbono superficial es importante para el comportamiento del acero

El carbono controla la fracción y la morfología de la ferrita, la perlita, la bainita, la martensita y los carburos que se desarrollan durante el enfriamiento. La eliminación de carbono de la superficie puede producir una capa más blanda en un acero cuyo núcleo estaba diseñado para endurecerse. En un componente templado, la superficie puede no alcanzar la dureza prevista aunque el interior cumpla la especificación. En un muelle, engranaje, rodamiento, eje o elemento de fijación, esa diferencia modifica la transferencia de carga y la deformación local.

La penalización mecánica suele ser mayor en la superficie porque es allí donde se concentran la tensión de contacto, la tensión de flexión, la fricción y la iniciación de grietas. Una capa ferrítica descarburizada puede reducir la resistencia al desgaste y la vida a la fatiga de contacto. En condiciones de flexión cíclica, la capa de menor resistencia puede ceder o desarrollar deslizamiento antes que el núcleo. Un gradiente superficial de carbono también puede modificar el desarrollo de tensiones residuales durante el temple, mientras que los óxidos y la cascarilla rugosa proporcionan entalladuras o sitios adicionales de iniciación de grietas. ASM relaciona estos efectos con la vida útil de los componentes, la prevención, la corrección y la modelización, en lugar de tratar la descarburización como un defecto meramente cosmético.

Los distintos métodos pueden informar profundidades de descarburación diferentes a partir de la misma sección transversal.
| Método | Observación principal | Limitación principal |
|---|---|---|
| Metalografía | Fracción de fase, morfología y transición visible | El límite puede ser gradual o depender del ataque químico |
| Dureza por microindentación | Respuesta mecánica desde la superficie hasta el núcleo | La dureza también depende de la fase, el tamaño de grano, la tensión y la aleación |
| Análisis químico | Concentración o gradiente de carbono | La resolución espacial depende del volumen de muestreo y del espesor de la capa |
| Evaluación preliminar | Indicación rápida de una zona sospechosa | Puede no ser suficiente para decisiones de aceptación estrictas |

La medición debe corresponderse con la afirmación que se pretende hacer. ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, abarca procedimientos de cribado, examen microscópico, microdureza por indentación y análisis químico. Su método de referencia para resolver controversias es el análisis cuantitativo riguroso o el análisis lineal. SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, proporciona igualmente prácticas recomendadas de examen microscópico, medición de dureza y análisis químico para materiales ferrosos. ISO 3887:2023 especifica tres métodos de medición, lo que refuerza la idea de que la profundidad comunicada depende del método.

Perfil de dureza **Perfil de dureza** Secuencia de mediciones de dureza tomadas a distancias controladas desde una superficie hacia el interior no afectado.

Un perfil de dureza puede identificar la profundidad práctica a la que se ha recuperado la resistencia, mientras que la microscopía puede identificar la desaparición de la perlita o de los constituyentes ricos en carburos. El análisis químico puede detectar un gradiente de carbono que ninguno de los dos métodos resuelve con claridad. Por tanto, dos laboratorios pueden informar de diferentes «profundidades de descarburación» a partir de la misma sección transversal sin que ninguna de las mediciones se haya realizado de forma negligente. El resultado debe indicar el método, el criterio, la orientación, la ubicación del muestreo y el estado del acero. La descarburación es, ante todo, un problema metalúrgico de pérdida de carbono; el color de la cascarilla es solo una posible indicación.

## La fuerza impulsora termodinámica: actividad del carbono en la superficie

![Descarburización del acero: causas, medición y control](/images/uploads/e1e8e74f-8138-40ba-852f-c01f60539e01/wiki-inline-carbon-exchange-between-austenitic-steel-and-a-furnace-atmosphere-with-carbon-di-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/e1e8e74f-8138-40ba-852f-c01f60539e01/wiki-inline-carbon-exchange-between-austenitic-steel-and-a-furnace-atmosphere-with-carbon-di-1920x1094.avif "Ampliar imagen — Descarburización del acero: causas, medición y control")Decarburization couples carbon diffusion through the steel with surface reactions controlled by furnace carbon activity.

### Intercambio de carbono entre el acero y la atmósfera del horno

La descarburación comienza cuando la superficie del acero queda expuesta a una atmósfera cuya actividad efectiva del carbono es inferior a la actividad del carbono en el acero. A continuación, el carbono se desplaza desde el interior hacia la superficie por difusión, mientras que las reacciones superficiales convierten ese carbono en especies gaseosas que abandonan el metal. Por lo tanto, el proceso no consiste simplemente en la «oxidación de la superficie». Es un intercambio acoplado entre el carbono presente en una solución sólida o en una fase de carburo y los gases que contienen carbono.

La distinción entre la **actividad del carbono en el acero** y la **actividad atmosférica del carbono** es fundamental. La actividad del carbono, que suele expresarse como aC, describe el potencial químico del carbono con respecto a un estado de referencia definido. En el acero, aC depende de la concentración de carbono, la temperatura, la estructura cristalina y los elementos de aleación. La austenita que contiene un 0,60 % en masa de C no tiene la misma actividad del carbono que una aleación de hierro-carbono sin alear con la misma concentración de carbono, porque el silicio, el manganeso, el cromo, el molibdeno y otros elementos modifican el coeficiente de actividad del carbono. La fase también es importante: la actividad del carbono en la austenita no puede transferirse directamente a la ferrita o la martensita sin tener en cuenta sus distintos estados termodinámicos.

La atmósfera del horno tiene una actividad efectiva del carbono determinada por los equilibrios entre el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, el hidrógeno, el vapor de agua, el metano y otros gases. No se trata de una concentración de carbono en el mismo sentido que el porcentaje en masa de carbono en el acero. El «potencial de carbono atmosférico» es una expresión práctica de la actividad del carbono del gas: corresponde al contenido de carbono que alcanzaría un hierro o acero de referencia si permaneciera expuesto el tiempo suficiente para establecer el equilibrio gas-metal a una temperatura determinada.

Cuando la superficie del acero y la atmósfera están en equilibrio, sus potenciales químicos del carbono son iguales. Si la atmósfera tiene un potencial de carbono menor, el carbono abandona el acero. Si tiene un valor mayor, el carbono entra en el acero y se produce carburación. Si ambos valores son próximos, un pequeño cambio en la composición del gas, la temperatura o el estado de la superficie puede invertir la dirección del intercambio.

Varias reacciones gaseosas eliminan carbono del acero. El oxígeno puede reaccionar con el carbono superficial mediante reacciones representadas aproximadamente por

\\\[ \\mathrm{C + \\tfrac{1}{2}O\_2 \\rightarrow CO} \\\]

y

C+O2→CO2.

El dióxido de carbono y el vapor de agua también son componentes oxidantes importantes. Sus reacciones pueden representarse como

C+CO2→2⁢CO

y

C+H2⁢O→CO+H2.

A continuación, los productos, especialmente CO y CO₂, pueden participar en reacciones adicionales en fase gaseosa. Una baja concentración de un gas oxidante todavía puede producir una descarburación mensurable si el gas elimina continuamente carbono de la superficie y la atmósfera del horno se renueva de forma continua.

Las variables de la atmósfera deben interpretarse conjuntamente, en lugar de tratarse como indicadores intercambiables.
| Variable de la atmósfera | Función en el control del potencial de carbono | Medición o interpretación |
|---|---|---|
| Concentración de vapor de agua | Puede aumentar la tendencia a la pérdida de carbono | A menudo se supervisa indirectamente mediante el punto de rocío |
| Concentración de dióxido de carbono | Puede reaccionar con el carbono superficial y modificar el equilibrio gaseoso | Se interpreta junto con el CO y la temperatura |
| Presión parcial de oxígeno | Indica la tendencia oxidante y afecta a la formación de óxidos | Habitualmente se mide con una sonda de circonia |
| Contenido de monóxido de carbono | Afecta al equilibrio CO/CO₂ y al potencial de carbono | Se combina con la medición del oxígeno mediante sonda y con la temperatura |

#### Etapas de la pérdida de carbono

1. **Difusión** El carbono se desplaza desde el interior hacia la superficie expuesta.
2. **Reacción superficial** Los gases que contienen oxígeno consumen o transfieren carbono en la interfaz.
3. **Eliminación gaseosa** El CO, el CO₂ u otros productos abandonan la superficie metálica.
4. **Formación del perfil** Se desarrolla un gradiente de concentración y microestructura bajo la superficie.

El tratamiento basado en el potencial de carbono descrito en *El potencial de carbono durante el tratamiento térmico del acero* es útil porque separa la fuerza impulsora termodinámica de la velocidad de la reacción. El intercambio de carbono está impulsado por la diferencia entre la actividad del carbono en el acero y la actividad del carbono impuesta por la atmósfera. La cinética de la reacción superficial determina la rapidez con la que se manifiesta esa diferencia. Primero, el carbono debe llegar a la superficie, reaccionar allí y después pasar a la fase gaseosa. Una etapa lenta en cualquiera de estos puntos puede reducir la velocidad de descarburación observada sin eliminar la fuerza impulsora subyacente.

### Actividad del carbono, potencial de oxígeno y cinética de la reacción superficial

La presión parcial de oxígeno es una medida directa de la tendencia oxidante de la atmósfera, pero no especifica por sí sola el potencial de carbono. Una presión parcial de oxígeno muy baja puede coexistir con una mezcla gaseosa que aún elimine carbono rápidamente, especialmente cuando hay vapor de agua o dióxido de carbono y la reacción pertinente presenta una cinética favorable a la temperatura de tratamiento.

La guía de ASM de 2013, *Controles de la atmósfera del horno en el tratamiento térmico*, identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y evitar la descarburación. Estas variables están relacionadas, pero no son intercambiables. El punto de rocío es una medida indirecta del vapor de agua. Una sonda de zirconia responde principalmente al potencial de oxígeno. Ninguna de estas mediciones proporciona por sí sola todas las magnitudes necesarias para calcular la actividad del carbono impuesta en la superficie del acero.

Por ejemplo, el equilibrio de

\\\[ \\mathrm{CO\_2 + C \\rightleftharpoons 2CO} \\\]

depende de la relación entre el monóxido de carbono y el dióxido de carbono, así como de la temperatura. El equilibrio de

\\\[ \\mathrm{H\_2O + C \\rightleftharpoons CO + H\_2} \\\]

depende del vapor de agua, el hidrógeno, el monóxido de carbono y la temperatura. En general, aumentar pCO2 o pH2O, manteniendo constantes las demás condiciones, incrementa la tendencia a la descarburación. Aumentar la relación CO/CO₂ generalmente reduce la tendencia oxidante y puede elevar el potencial efectivo de carbono. El hidrógeno modifica la interpretación del vapor de agua, porque la magnitud pertinente suele ser la relación pH2O/pH2, y no únicamente la concentración de vapor de agua.

Es posible que la superficie del acero no alcance inmediatamente la actividad del carbono correspondiente al equilibrio con el gas. Las películas de óxido, la cascarilla, los óxidos de los elementos de aleación, la rugosidad superficial, la velocidad del gas y el espesor de la capa límite afectan a la transferencia de las especies reaccionantes. Una capa compacta de óxido puede restringir temporalmente la transferencia de carbono, mientras que una cascarilla agrietada o porosa puede dejar expuesto metal fresco y crear sitios de reacción locales. A continuación, la difusión del carbono a través de la austenita puede convertirse en la resistencia controlante, especialmente a medida que aumenta el espesor de la capa empobrecida. El capítulo de ASM *Descarburación del acero: mecanismos, modelos, prevención, corrección y efectos sobre la vida útil de los componentes* describe este cambio de concentración hacia el interior como una difusión del carbono a través del hierro austenítico hacia una superficie reaccionante.

Esto explica por qué un horno puede mostrar una lectura media satisfactoria de la sonda mientras las piezas desarrollan descarburación local. La composición del gas puede variar según la posición dentro del horno, la geometría de la carga, las fugas, los productos de combustión y la circulación. Una sonda mide su propio entorno local; no mide automáticamente la atmósfera en cada superficie de acero.

En consecuencia, una receta nominal, como nitrógeno, hidrógeno y monóxido de carbono en proporciones establecidas, no demuestra que el potencial de carbono esté controlado. Deben conocerse o controlarse la humedad real, el dióxido de carbono, la entrada de oxígeno, la disociación del gas, el caudal, la presión del horno y la calibración de la sonda. La guía de Linde de 2023 sobre sinterización informa de que el vapor de agua en atmósferas de nitrógeno-hidrógeno causa descarburación y proporciona como pauta experimental que menos de un 5 % de hidrógeno limita las velocidades de carburación y descarburación en las condiciones de sinterización citadas. Este valor no constituye una regla universal para los hornos. Su importancia depende del sistema gaseoso, la temperatura, el acero, el tiempo de permanencia y el nivel de vapor de agua especificados.

La actividad del carbono también cambia con la composición del acero. El silicio del acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn estudiado entre 700 y 1000 °C afecta a la termodinámica del carbono y al comportamiento frente a la oxidación, mientras que el manganeso y el equilibrio cambiante entre ferrita y austenita afectan a la difusión y a la estabilidad de las fases. La respuesta de la superficie no puede predecirse únicamente a partir del porcentaje de carbono.

### Por qué la composición de la atmósfera no puede interpretarse independientemente de la temperatura

La temperatura interviene en todos los aspectos del equilibrio. Modifica las constantes de equilibrio de las reacciones gaseosas, la actividad del carbono en la austenita, la estabilidad de los óxidos, la velocidad de las reacciones superficiales y el coeficiente de difusión del carbono. Por lo tanto, la misma relación CO/CO₂ puede imponer potenciales de carbono diferentes a distintas temperaturas del horno. Una mezcla gaseosa que sea protectora a una temperatura puede ser descarburante a otra.

La temperatura también modifica cuál es el proceso que controla la profundidad medida. A temperaturas más altas, la difusión del carbono a través de la austenita se acelera, pero las reacciones de oxidación y el transporte gaseoso pueden cambiar al mismo tiempo. Por consiguiente, el resultado no tiene por qué ser un aumento monotónico de la profundidad de descarburación. En un estudio de 2021 sobre acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn tratado entre 700 y 1000 °C, el espesor de ferrita descarburada aumentó hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuyó. Este máximo demuestra claramente que la temperatura no debe tratarse como una regla de una sola variable. Las transformaciones de fase, la formación de cascarilla, la disponibilidad de oxígeno y la cinética de las reacciones estaban acopladas.

El *Suplemento del manual 2704CP* de Eurotherm, de 2020, describe la estimación habitual del potencial de carbono del horno a partir de mediciones del oxígeno realizadas con una sonda de zirconia, combinadas con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. El término de temperatura es esencial en ambos métodos. Una señal de sonda sin la temperatura, el análisis del gas y la calibración correctos puede producir un valor de potencial de carbono verosímil, pero incorrecto.

Asimismo, *Control de la atmósfera para la protección de los metales durante los procesos de producción*, de Cambridge, advierte que la exposición directa a atmósferas de combustión con exceso de oxígeno puede causar oxidación, formación de cascarilla y descarburación. El objetivo práctico del control no es una etiqueta del gas, como «neutro» o «reductor». Es un equilibrio superficial medido y específico para cada temperatura que impida que la actividad del carbono del acero supere la actividad efectiva del carbono de la atmósfera durante el tiempo suficiente para crear una zona empobrecida inaceptable.

## Difusión, reacción y formación de una capa descarburizada

La descarburización se produce por un flujo de carbono en movimiento, no solo por oxidación. Durante el calentamiento en el intervalo de austenita, el carbono disuelto en el hierro migra hacia una superficie donde la atmósfera circundante lo elimina más rápidamente de lo que el acero puede reponerlo. El capítulo del *ASM Handbook* titulado *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* describe este proceso como la interacción entre la difusión del carbono a través del hierro austenítico, las reacciones superficiales y la química de la atmósfera del horno.

Por tanto, la superficie del acero se convierte en un sumidero de carbono. Si la atmósfera tiene una actividad de carbono inferior a la del acero, el carbono fluye hacia el exterior. El resultado puede incluir la pérdida de carbono disuelto, la disolución de fases ricas en carbono, la formación de ferrita en la superficie o una combinación de estos efectos. NIST describe la región afectada como una zona de descarburización próxima a la superficie, en la que se han eliminado el carbono y las fases ricas en carbono, generalmente después de que el carbono superficial reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono gaseoso (CO) o dióxido de carbono (CO₂).

Esta descripción también explica por qué una profundidad de descarburización medida no es una constante fija del material. Depende de la temperatura, el tiempo, la geometría de la sección, el estado de fase, la composición de la aleación, la composición de la atmósfera y el método utilizado para identificar el límite.

### Difusión del carbono a través de la austenita

Por encima de la temperatura de transformación pertinente, el carbono ocupa sitios intersticiales en la austenita, la fase de estructura cúbica centrada en las caras del hierro. Su concentración no es uniforme cuando la superficie pierde carbono. Se desarrolla un gradiente de concentración: la concentración de carbono es menor cerca de la superficie expuesta y se aproxima a la composición del volumen hacia el interior de la sección. El gradiente proporciona la fuerza impulsora de la difusión.

Primera ley de Fick **Primera ley de Fick** Relación de difusión que establece que el flujo es proporcional al gradiente negativo de concentración, mientras que el coeficiente de difusión determina la escala del transporte.

Una descripción simplificada utiliza la primera ley de Fick:

JC=−DC⁢∂⁢CC∂⁢x

Aquí, JC es el flujo de carbono, DC es el coeficiente de difusión del carbono en la austenita, CC es la concentración de carbono y x es la distancia desde la superficie. El signo negativo indica un movimiento descendente por el gradiente de concentración. El coeficiente de difusión aumenta notablemente con la temperatura y suele representarse mediante una relación de Arrhenius:

DC=D0⁢exp⁢(−QRT)

donde D0 es un factor de frecuencia, Q es la energía de activación, R es la constante de los gases y T es la temperatura absoluta.

Una distancia de difusión aproximada escala con DCt, donde t es el tiempo de exposición. Esto no predice por sí solo la profundidad de descarburización medida, porque la concentración superficial no es automáticamente igual a cero y la reacción en la superficie puede ser lenta. Sí explica por qué una exposición más prolongada en el horno normalmente permite que el empobrecimiento de carbono se extienda más hacia el interior, mientras que una temperatura más elevada puede aumentar la profundidad afectada al acelerar el transporte.

#### Factores que modifican el transporte de carbono

Austenita

El carbono se difunde rápidamente a través de sitios intersticiales en la fase cúbica centrada en las caras.

Ferrita

Las distintas vías intersticiales generan un problema de difusión diferente.

Tamaño de la sección

Los productos delgados pueden desarrollar zonas de agotamiento superpuestas procedentes de superficies opuestas.

Bordes y esquinas

Una mayor superficie expuesta y la difusión multidireccional pueden aumentar la falta de uniformidad.

El estado de fase modifica el problema de transporte. El carbono se difunde mucho más rápidamente en la austenita que en la ferrita, porque los sitios intersticiales y las vías de difusión son diferentes. Por tanto, un tratamiento térmico que atraviesa la transformación de austenita a ferrita puede producir un perfil que refleje el movimiento del carbono durante una fase y la transformación durante otra. La ferrita superficial puede formarse porque la concentración local de carbono desciende por debajo de la necesaria para estabilizar la austenita a la temperatura de tratamiento. Esta capa ferrítica no es simplemente un producto de una reacción con óxidos; también es una transformación de fase causada por la pérdida de carbono.

El tamaño de la sección es importante porque un producto delgado puede aproximarse a una condición empobrecida desde ambos lados. En una barra gruesa, la región central puede conservar una concentración de carbono cercana a la original, mientras que las dos zonas superficiales se desarrollan de manera independiente. En una lámina delgada, los campos de difusión pueden solaparse, reduciendo o eliminando un núcleo completamente carburizado. Los bordes y las esquinas añaden otra complicación: su mayor superficie expuesta por unidad de volumen y sus trayectorias de difusión bidimensionales pueden producir un empobrecimiento más profundo o menos uniforme que el de una cara plana amplia.

### Reacciones superficiales que eliminan carbono

La difusión transporta el carbono hasta la superficie, pero una reacción superficial debe consumirlo o transferirlo antes de que pueda producirse una descarburización sostenida. La reacción puede involucrar oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono u otros constituyentes de la atmósfera. Entre las reacciones representativas se incluyen:

Csteel+12⁢O2→CO

Csteel+O2→CO2

Csteel+H2⁢O→CO+H2

Csteel+CO2→2⁢CO

Las reacciones gaseosas reales pueden producirse a través de películas de óxido y especies superficiales adsorbidas, por lo que estas ecuaciones deben considerarse reacciones globales, no una secuencia completa de etapas elementales. El oxígeno puede producir primero una capa de óxido de hierro, mientras que el carbono situado en la capa o debajo de ella reacciona con el entorno oxidante. El documento de Cambridge, *Atmosphere control for the protection of metals during production processes*, relaciona las atmósferas de combustión con exceso de oxígeno con la oxidación, la formación de cascarilla y la descarburización.

La actividad de carbono proporciona una descripción termodinámica más útil que la concentración de oxígeno por sí sola. El potencial de carbono de la atmósfera del horno es la actividad de carbono que la atmósfera impondría al acero en condiciones determinadas. Cuando el acero tiene una actividad de carbono superior a la de la atmósfera, se favorece la descarburización. Cuando la atmósfera tiene un potencial de carbono mayor, el carbono puede penetrar en el acero y puede producirse carburización. La bibliografía sobre el potencial de carbono destaca que este intercambio está controlado tanto por la diferencia de actividad como por la cinética de las reacciones superficiales.

El documento de ASM, *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating*, identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables importantes para controlar el potencial de carbono del horno. El suplemento de 2020 de Eurotherm, *2704CP Handbook*, describe la estimación habitual del potencial de carbono a partir de una medición de oxígeno con una sonda de zirconia combinada con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. Estas mediciones describen las condiciones del horno; no miden directamente el perfil de carbono en el interior de cada componente.

La directriz de menos del 5 % de hidrógeno no debe generalizarse más allá de las condiciones de sinterización citadas. Limited evidence

El vapor de agua requiere especial atención. La guía de Linde de 2023, *Sintering of steels*, afirma que el vapor de agua en atmósferas de nitrógeno/hidrógeno provoca descarburización y cita una directriz experimental según la cual menos del 5 % de hidrógeno limitó las velocidades de carburización y descarburización en las condiciones de sinterización indicadas. Ese valor no constituye un límite universal para los hornos. El flujo de gas, la temperatura, la composición del acero, el punto de rocío, el estado de la superficie y la geometría del equipo determinan si una atmósfera concreta es oxidante, neutra, carburizante o descarburizante.

### Acoplamiento entre la velocidad de reacción y la velocidad de difusión

La superficie y el interior forman un único sistema acoplado. Si la reacción superficial es muy rápida, la concentración de carbono próxima a la superficie puede disminuir bruscamente, produciendo un gradiente pronunciado y un flujo controlado por la difusión. Si el transporte de carbono a través de la austenita es rápido, pero la reacción superficial es lenta, el carbono se acumula cerca de la superficie y la pérdida global está controlada por la reacción. Entre ambos límites, ambas resistencias son relevantes.

Una condición de contorno conceptual útil es:

−DC∂⁢CC∂⁢x|s=ks⁢(CC,s−CC,eq)

donde ks es un coeficiente de reacción superficial, CC,s es la concentración superficial de carbono y CC,eq representa la concentración en equilibrio con la atmósfera. Un ks bajo mantiene la superficie relativamente rica en carbono; un ks alto impulsa la concentración superficial hacia el valor de equilibrio atmosférico. La velocidad del gas del horno, la cobertura de óxido, el agrietamiento de la cascarilla y la composición del gas pueden modificar el coeficiente superficial efectivo.

Este acoplamiento produce un gradiente, en lugar de un límite químico abrupto, en muchas probetas. La concentración de carbono cambia de forma continua o semicontinua con la profundidad, y la microestructura asociada cambia a lo largo de una zona a medida que varían la fracción de ferrita, el contenido de carburos, la dureza y la respuesta al ataque químico. Puede aparecer un límite de aspecto nítido cuando un método de ensayo aplica un umbral, pero dicho umbral es una convención de medición y no necesariamente una discontinuidad física.

La temperatura tampoco impone una regla monotónica sencilla. Un estudio de 2021 sobre un acero para muelles Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn tratado entre 700 y 1000 °C observó que el espesor de ferrita descarburizada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. El resultado refleja efectos contrapuestos: la difusión se acelera al aumentar la temperatura, mientras que la estabilidad de fase, el comportamiento frente a la oxidación, las velocidades de reacción superficial y el tiempo disponible en una fase determinada modifican el perfil. \[1\] \[1\] [**Steels — Determination of the depth of decarburization**](https://www.iso.org/standard/86689.html). International Organization for Standardization. ISO standard, 2023.

La medición puede modificar la profundidad comunicada. ISO 3887:2023 especifica tres métodos para determinar la profundidad de descarburización en productos de acero. ASTM E1077-14(2021) abarca procedimientos de selección, examen microscópico, microdureza por indentación y análisis químico; cuando existen discrepancias entre los resultados, designa el análisis cuantitativo riguroso o el análisis lineal como método de referencia. SAE J419\_201801 también proporciona prácticas recomendadas para el examen microscópico, la dureza y el análisis químico. Un criterio de dureza puede identificar una zona afectada más amplia que el examen metalográfico, mientras que el análisis químico puede detectar una pérdida de carbono que produzca pocos cambios visibles. Por tanto, la capa comunicada es el resultado de la exposición en el horno y de la definición elegida para determinar dónde termina la descarburización.

## Temperatura, tiempo y respuesta no monótona a la descarburación

La temperatura afecta a la descarburación a través de varias variables interrelacionadas, no únicamente mediante la difusión. En general, elevar la temperatura de la pieza aumenta la movilidad del carbono, pero también modifica la constitución de fases del acero, la velocidad de las reacciones gas-metal, el crecimiento o la eliminación de la cascarilla de óxido y el potencial de carbono en la superficie. Por tanto, la capa medida refleja un problema de frontera móvil: el carbono abandona el acero, la atmósfera consume o suministra especies que contienen carbono y la microestructura utilizada para definir la frontera puede cambiar durante el mismo ciclo térmico.

La distinción es importante porque la «profundidad de descarburación» es un resultado de medición, no una única magnitud física independiente del método. ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para determinar la profundidad en productos de acero. ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, incluye procedimientos de evaluación preliminar, análisis microscópico, microdureza por indentación y análisis químico; designa el análisis cuantitativo riguroso o el análisis lineal como método de referencia cuando existen discrepancias entre resultados. SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, también proporciona prácticas de análisis microscópico, de dureza y químico. En consecuencia, una curva de temperatura obtenida a partir del espesor de ferrita no es intercambiable con otra obtenida a partir de la recuperación de la dureza o de un perfil de concentración de carbono.

### Efectos del calentamiento y del mantenimiento a temperatura

Durante el calentamiento, la superficie puede comenzar a perder carbono antes de que el componente alcance su temperatura nominal de mantenimiento. La fuerza impulsora pertinente es la diferencia entre la actividad del carbono en el acero y el potencial de carbono efectivo de la atmósfera del horno. Una atmósfera con bajo potencial de carbono extrae carbono mediante reacciones superficiales en las que participan especies que contienen oxígeno, mientras que el carbono se difunde desde el interior hacia la superficie. El capítulo de ASM *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* describe este proceso acoplado como la difusión del carbono a través del hierro austenítico hacia la superficie, seguida de reacciones que forman monóxido de carbono o dióxido de carbono gaseosos.

La estimación de difusión más sencilla indica que la profundidad afectada escala aproximadamente con la raíz cuadrada del tiempo, x∼Dt, donde D es la difusividad del carbono. Puesto que D aumenta considerablemente con la temperatura, una temperatura más elevada y un mantenimiento más prolongado pueden incrementar la distancia en la que cambia la concentración de carbono. Esta relación es útil, pero incompleta. Supone una fase estable, una condición superficial fija y una concentración límite que no cambia. El calentamiento en horno incumple las tres suposiciones.

La formación de austenita modifica la solubilidad y el transporte del carbono. A temperaturas inferiores al intervalo de transformación pertinente, el carbono se desplaza a través de la ferrita, mientras que por encima de dicho intervalo se transporta a través de la austenita y, durante el enfriamiento, la superficie puede desarrollar ferrita, perlita u otros productos con bajo contenido de carbono. La temperatura a la que se producen estas transformaciones depende de la composición y del historial térmico. El silicio y el manganeso desplazan el comportamiento de transformación y alteran la estabilidad y el aspecto de la microestructura cercana a la superficie. Por tanto, una capa que después del enfriamiento aparece como ferrita descarburada es el registro final tanto del perfil de carbono a alta temperatura como de la trayectoria de transformación.

El tiempo de mantenimiento también modifica la oportunidad de reacción de la atmósfera con la superficie. Una exposición breve puede producir una capa empobrecida en carbono sin formar mucha cascarilla. Una exposición más prolongada puede profundizar el gradiente de carbono, engrosar el óxido, agrietar o desprender la cascarilla y exponer metal fresco al gas. La cascarilla puede ralentizar temporalmente el acceso del gas, pero también puede crear vías de reacción locales cuando se vuelve porosa o se desprende. Por tanto, no está garantizado que el efecto del tiempo siga siendo proporcional a t. \[2\] \[2\] [**Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating**](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/8/chapter-abstract/106617/Furnace-Atmosphere-Controls-in-Heat-Treating). ASM International. ASM Handbook, 2013.

El control de la atmósfera debe incluirse en cualquier comparación de temperaturas. La guía de ASM de 2013 identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y prevenir la descarburación. El suplemento de 2020 *2704CP Handbook supplement* de Eurotherm describe la inferencia habitual del potencial de carbono a partir de mediciones de oxígeno realizadas con una sonda de zirconia, combinadas con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. Estas lecturas son importantes porque dos ensayos realizados a la misma temperatura del acero pueden imponer actividades superficiales de carbono diferentes. La guía de sinterización de Linde de 2023 informa de que el vapor de agua en atmósferas de nitrógeno/hidrógeno provoca descarburación y proporciona como orientación experimental que un contenido de hidrógeno inferior al 5 % limita las velocidades de carburación y descarburación en las condiciones de sinterización citadas. Esta orientación corresponde a dichas condiciones de sinterización; no constituye una regla general para hornos.

![Descarburización del acero: causas, medición y control](/images/uploads/9b652d82-661e-4513-be50-52eaa6e4a35a/wiki-inline-a-controlled-laboratory-comparison-of-fe-0-6c-1-8si-0-8mn-spring-steel-specimens-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/9b652d82-661e-4513-be50-52eaa6e4a35a/wiki-inline-a-controlled-laboratory-comparison-of-fe-0-6c-1-8si-0-8mn-spring-steel-specimens-1920x1288.avif "Ampliar imagen — Descarburización del acero: causas, medición y control")In one spring-steel study, measured decarburized ferrite thickness peaked near 800–825 °C rather than rising steadily.

### El ejemplo del acero para resortes entre 700 y 1000 °C

Un contraejemplo particularmente útil frente a una explicación basada únicamente en la temperatura procede de un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre un acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn. El material se ensayó entre 700 y 1000 °C. El espesor de ferrita descarburada aumentó a medida que la temperatura ascendía por la parte inferior del intervalo ensayado, alcanzó un máximo aproximadamente entre 800 y 825 °C y posteriormente disminuyó a temperaturas más altas dentro de ese experimento.

El resultado es no monótono. No significa que la difusión se volviera más lenta por encima de 825 °C. En general, la difusión del carbono se acelera al aumentar la temperatura. Más bien, varios efectos contrapuestos cambiaron simultáneamente. En la parte de menor temperatura del ensayo, el aumento de temperatura aceleró el transporte del carbono y las reacciones superficiales, al tiempo que proporcionó una exposición suficiente para que se desarrollara una región ferrítica descarburada más amplia. Cuando la temperatura se aproximó a 800–825 °C y superó dicho intervalo, cambiaron la estabilidad de las fases y el comportamiento de transformación. La cantidad y la morfología de la ferrita visible después del enfriamiento dejaron de representar una simple extensión de la capa formada a menor temperatura.

La oxidación superficial también adquirió mayor importancia. A temperaturas más elevadas, los gases del horno que contienen oxígeno pueden reaccionar con mayor rapidez con el hierro y el carbono. El documento de Cambridge *Atmosphere control for the protection of metals during production processes* señala que la exposición directa a atmósferas de combustión con exceso de oxígeno puede producir oxidación, formación de cascarilla y descarburación. Una cascarilla gruesa o alterada puede cambiar el suministro de gas reactivo al metal, mientras que su formación puede consumir hierro superficial y modificar la ubicación en la que se registra la pérdida de carbono. Por tanto, una oxidación más rápida puede aumentar la severidad química de la atmósfera y, al mismo tiempo, reducir, redistribuir u ocultar la zona ferrítica seleccionada para la medición.

El máximo comunicado por el estudio debe interpretarse como consecuencia de la composición Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, el ciclo entre 700 y 1000 °C, la duración de la exposición, la atmósfera del horno, la geometría de la probeta, la trayectoria de enfriamiento y la definición elegida de ferrita descarburada. No constituye una ley universal según la cual los aceros para resortes alcancen la descarburación máxima entre 800 y 825 °C. Otro tipo de acero, otra atmósfera u otro tiempo de mantenimiento pueden desplazar el máximo o eliminarlo por completo del intervalo ensayado.

### Por qué una temperatura más elevada no siempre implica una capa medida más gruesa

A menudo se agrupan en una sola tres preguntas distintas: cuánto carbono abandonó el acero, hasta dónde se extendió la alteración de la concentración y cuánto material descarburado indicó un método de ensayo. Una temperatura más elevada puede aumentar las dos primeras magnitudes y disminuir la tercera.

La reacción superficial puede volverse tan rápida que la oxidación, el crecimiento de la cascarilla o las limitaciones del flujo de gas pasen a controlar la condición límite. Si la superficie queda cubierta por una cascarilla compacta, la eliminación de carbono puede verse restringida después de un periodo inicial. Si la cascarilla se vuelve porosa o se desprende, la reacción puede acelerarse de nuevo. El vapor de agua, el dióxido de carbono, la presión parcial de oxígeno, el monóxido de carbono y el hidrógeno afectan, cada uno, al equilibrio entre oxidación, eliminación de carbono e intercambio de carbono. Por tanto, el potencial de carbono es una variable de control del horno, no una propiedad fija de la temperatura.

El cambio de fase proporciona otra razón para que el espesor medido sea menor. Una región austenítica empobrecida en carbono puede transformarse durante el enfriamiento en ferrita y otros productos cuyo aspecto depende de la velocidad de enfriamiento y de la composición local. A una temperatura de tratamiento más elevada, la morfología ferrítica final puede ser más delgada, discontinua o estar sustituida cerca de la superficie por óxido y productos transformados, incluso cuando el transporte de carbono haya sido rápido. En ese caso, un criterio microscópico basado en la ferrita puede indicar una profundidad menor que la mostrada por un perfil químico.

El método de medición puede invertir la clasificación aparente de dos tratamientos. La metalografía puede situar la frontera a partir de la morfología de la ferrita; la microdureza por indentación puede identificar una transición de dureza en otra posición; el análisis químico puede mostrar un gradiente más amplio sin una interfaz nítida. ASTM E1077-14(2021) reconoce estas diferencias al abarcar los cuatro tipos de procedimientos y reservar el análisis cuantitativo o lineal para su uso como método de referencia en caso de discrepancias. Por consiguiente, las comparaciones deben mantener constantes la orientación de la probeta, la preparación de la sección, el ataque químico, el aumento, el espaciamiento de las mediciones de dureza, la profundidad de muestreo y el criterio de notificación de resultados.

La conclusión práctica es directa: la temperatura debe tratarse como una coordenada dentro de un experimento térmico, químico y microestructural acoplado. Una comparación válida registra la velocidad de calentamiento, la duración del mantenimiento, la composición de la atmósfera o el potencial de carbono, el estado de la cascarilla, la trayectoria de enfriamiento, la designación del acero y el método de medición. El resultado obtenido para Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn entre 700 y 1000 °C muestra por qué un aumento de temperatura puede engrosar primero y después adelgazar la capa de ferrita descarburada indicada. Es una evidencia contra una regla monótona de la temperatura, no una evidencia de que la temperatura carezca de importancia.

## Atmósferas del horno y principales causas del proceso

La descarburización no se debe a la “oxidación” entendida en el sentido amplio de que entre cualquier cantidad de oxígeno en un horno. Se produce cuando la superficie del acero pierde carbono más rápidamente de lo que este puede suministrarse desde el interior. El equilibrio determinante incluye la actividad del carbono en el acero, la actividad del carbono en el gas, la cinética de las reacciones superficiales, la difusión a través de la austenita o la ferrita, la temperatura y el suministro de especies oxidantes. Por tanto, un horno puede producir cascarilla sin generar la misma profundidad de descarburización que otro horno, y un pequeño cambio en la química del gas puede alterar el resultado incluso cuando la temperatura programada y el tiempo de mantenimiento no cambian.

El capítulo del *ASM Handbook* *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* describe la difusión del carbono a través del hierro austenítico hacia la superficie, mientras las reacciones superficiales consumen carbono. NIST define una zona de descarburización como una pérdida de carbono y de fases ricas en carbono cerca de la superficie, cuando el carbono superficial reacciona con el oxígeno para formar monóxido de carbono o dióxido de carbono gaseosos. La cuestión práctica no es simplemente si hay oxígeno. La cuestión es si la reacción superficial reduce suficientemente la actividad superficial del carbono como para establecer un gradiente de carbono hacia el interior del acero.

La publicación de ASM *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y prevenir la descarburización. Estas variables deben tratarse como mediciones operativas, no como explicaciones posteriores a los hechos. La guía de Eurotherm de 2020 describe la inferencia habitual del potencial de carbono a partir de una medición de oxígeno con una sonda de zirconia combinada con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir del punto de rocío. Cada método tiene limitaciones, por lo que el registro del horno debe relacionar las lecturas del gas, el historial de temperatura, la posición de la carga, el flujo de gas y el estado medido del acero.

### Vapor de agua, dióxido de carbono, presión parcial de oxígeno y productos de combustión

El vapor de agua suele ser el primer sospechoso porque puede oxidar el carbono en la superficie del acero. Una reacción simplificada es:

Csteel+H2⁢O→CO+H2

El dióxido de carbono puede participar mediante:

Csteel+CO2→2⁢CO

Los productos son gaseosos, por lo que el carbono se elimina de la región próxima a la superficie en lugar de permanecer en forma de un óxido rico en carbono. La presión parcial de oxígeno también es importante porque controla la tendencia a formar óxidos de hierro e influye en las reacciones que establecen los niveles de monóxido de carbono y dióxido de carbono. Estas reacciones están acopladas: un gas con bajo contenido global de oxígeno aún puede contener suficiente vapor de agua o dióxido de carbono para reducir la actividad superficial del carbono.

El monóxido de carbono no es automáticamente protector. Su efecto depende del equilibrio entre las reacciones de carburización y descarburización, la temperatura del gas, la composición del acero y la relación entre CO y CO₂. Un gas que contenga CO puede aportar carbono bajo una determinada condición de potencial de carbono y eliminarlo bajo otra. Por tanto, el potencial de carbono es un concepto de equilibrio químico, no una etiqueta asociada a un gas concreto. La velocidad de intercambio de carbono también depende de la cinética de las reacciones superficiales; la difusión dentro del acero puede ser rápida mientras la reacción superficial sigue siendo el factor determinante, o puede ocurrir lo contrario.

Los productos de combustión pueden alterar rápidamente este equilibrio. Un quemador sin control adecuado puede producir un exceso de oxígeno, un alto contenido de vapor de agua o una relación anómala de CO₂/CO. La combustión con exceso de combustible puede generar monóxido de carbono y depósitos relacionados con el hollín, mientras que la infiltración de aire puede elevar el oxígeno y la humedad después de que el gas haya entrado en el horno. Una carga húmeda, un refractario húmedo o un útil lavado recientemente pueden liberar vapor durante el calentamiento. Una fuga en una puerta, una junta, un bloque de quemador, el eje de un ventilador o una sección de enfriamiento puede introducir aire ambiente, especialmente cuando la presión del horno cae por debajo de la presión ambiente.

Estas observaciones son hipótesis de control del proceso, no diagnósticos. Afirmar que “el horno tenía una fuga” requiere confirmación mediante lecturas de presión, comprobaciones con gases trazadores, inspección de juntas, tendencias del punto de rocío o muestreo localizado del gas. Afirmar que “el gas estaba húmedo” requiere una medición calibrada del punto de rocío o de la humedad, así como una revisión del funcionamiento del secador, la temperatura de las tuberías y las prácticas de purga. Una carga contaminada puede transportar aceite, fluido de corte, óxido, cascarilla o residuos de limpieza que se descomponen y modifican la química local del gas. Inspeccionar la carga y comparar los resultados según la ubicación puede distinguir un problema generado por la carga de un fallo general de la atmósfera del horno.

La temperatura hace que la interpretación sea menos evidente. En un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre un acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn ensayado entre 700 y 1000 °C, el espesor de la ferrita descarburizada aumentó hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuyó. Este resultado no monotónico demuestra por qué la temperatura por sí sola no constituye una explicación adecuada. Una temperatura más alta acelera la difusión del carbono y las reacciones superficiales, pero también puede modificar la formación de óxidos, el equilibrio del gas, la constitución de fases y la velocidad a la que el carbono se repone desde el interior.

### Atmósferas con exceso de oxígeno y formación de cascarilla

La publicación de Cambridge *Atmosphere control for the protection of metals during production processes* advierte directamente que la exposición a atmósferas de combustión con exceso de oxígeno puede producir oxidación, formación de cascarilla y descarburización, lo que puede requerir una eliminación posterior. Esta afirmación es más precisa que decir que la cascarilla y la descarburización son siempre idénticas. La cascarilla es un producto de oxidación situado sobre la superficie o cerca de ella; la descarburización es un cambio en el contenido de carbono y en la microestructura que contiene carbono. A menudo se producen conjuntamente porque una superficie oxidante consume carbono mientras el hierro reacciona con el oxígeno, pero sus profundidades y velocidades no tienen por qué coincidir.

Una atmósfera con exceso de oxígeno puede deberse a una relación aire-combustible incorrecta, una desviación del control del quemador, una mezcla deficiente, un instrumento de control de oxígeno averiado o la entrada de aire por las aberturas del horno. Un horno también puede mostrar una química media del gas aceptable mientras un chorro de quemador o el borde de la carga experimenta una pluma localmente oxidante. La disposición de la carga es importante. Un apilamiento compacto puede bloquear la circulación del gas y crear bolsas locales; las esquinas expuestas y los bordes de ataque pueden reaccionar más intensamente que las superficies protegidas.

La cascarilla puede ocultar las evidencias. El óxido puede desprenderse durante el traslado, el granallado, el enderezado o el decapado, dejando una superficie de aspecto limpio con un gradiente de carbono subsuperficial. A la inversa, una capa de cascarilla oscura o gruesa no establece la profundidad exacta de la descarburización. La investigación del horno debe comparar el aspecto de la cascarilla, el carbono superficial, el perfil de dureza, la estructura metalográfica y los registros de la atmósfera, en lugar de inferir un parámetro a partir de otro.

El control comienza con una combustión estable y una presión del horno verificada. El ajuste fino del oxígeno del quemador, la presión del combustible, la presión del aire, la posición de la compuerta, la presión del horno y el estado del escape deben comprobarse con instrumentos calibrados. La apertura de puertas, las prácticas de carga y los intervalos entre la transferencia y el temple pueden admitir aire durante la etapa más perjudicial. Si el resultado varía dentro de la carga, deben cartografiarse las superficies afectadas y correlacionarse con las posiciones de los quemadores, las entradas de gas, las juntas y los patrones de flujo. Si todas las superficies muestran un cambio similar, deben revisarse el historial del valor de consigna, el suministro de gas y el control del potencial de carbono.

### Atmósferas de sinterización N2/H2 y función de la humedad \[3\] \[3\] [**Sintering of steels**](https://static.prd.echannel.linde.com/wcsstore/EE_REN_Industrial_Gas_Store/pdf/Sintering-of-steels-brochure-EN.pdf). Linde. Linde technical guidance, 2023.

Las atmósferas de nitrógeno-hidrógeno utilizadas en la sinterización de metales pulvimetalúrgicos requieren una precaución específica. El hidrógeno se incluye habitualmente para reducir los óxidos y favorecer un entorno de sinterización limpio, pero la atmósfera no es automáticamente neutra con respecto al carbono. La guía de Linde de 2023 *Sintering of steels* señala que el vapor de agua en atmósferas de N₂/H₂ provoca descarburización. La humedad puede reaccionar con el carbono del compacto o de la superficie del acero, mientras que el hidrógeno modifica el equilibrio y el comportamiento de transporte de la mezcla gaseosa.

Linde también cita una directriz experimental según la cual menos de un 5 % de hidrógeno limita las velocidades de carburización y descarburización en las condiciones de sinterización indicadas. Esta cifra debe mantenerse vinculada a dichas condiciones. No constituye una regla universal para hornos de tratamiento térmico, forja, recocido ni para todas las composiciones pulvimetalúrgicas. Aplicarla sin comprobar la temperatura, el punto de rocío, el contenido de carbono, la velocidad del gas, el tiempo de residencia y el diseño del horno convertiría un resultado específico de un contexto en una especificación engañosa.

En la sinterización, la humedad puede entrar con el nitrógeno o el hidrógeno suministrados, generarse por un secado incompleto, condensarse en tuberías frías o liberarse del refractario y de los útiles. Un aumento del punto de rocío durante una campaña de producción puede indicar un problema del secador, una fuga en un componente refrigerado por agua, una purga insuficiente o material de entrada húmedo. La respuesta debe verificar el origen mediante mediciones del punto de rocío en el suministro de gas y en la entrada del horno, pruebas de fugas, comprobaciones de la temperatura de las tuberías y comparación de ciclos con el horno vacío y con el horno cargado. \[4\] \[4\] [**Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens**](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM International. ASTM standard, 2021.

La composición del gas por sí sola es insuficiente. El polvo que contiene carbono, la descomposición del lubricante, los depósitos del horno y la geometría del compacto pueden modificar la atmósfera local alrededor de las piezas. Deben medirse el carbono o la microestructura en varias posiciones, registrarse el punto de rocío durante todo el ciclo térmico y compararse el resultado con el patrón de flujo de gas del horno. Cuando una controversia se refiere a la profundidad medida, ISO 3887:2023 especifica tres métodos para determinar la profundidad de descarburización en productos de acero. ASTM E1077-14(2021) abarca procedimientos de cribado, examen microscópico, dureza mediante microindentación y análisis químico, y designa el análisis cuantitativo riguroso o lineal como método de referencia en las controversias. El diagnóstico de la atmósfera y el método de medición deben revisarse conjuntamente; cambiar cualquiera de ellos puede modificar el resultado del proceso comunicado.

## Cómo se mide la descarburación conforme a las normas

La profundidad de descarburación comunicada no es una propiedad única e independiente del método. Es el resultado de un sistema de ensayo: la norma seleccionada, la sección cortada del producto, la preparación superficial, la resolución del instrumento y la regla utilizada para decidir dónde termina la descarburación. Dos laboratorios pueden examinar la misma barra y obtener profundidades diferentes sin que ninguna de las mediciones se haya realizado de forma negligente.

La razón metalúrgica es sencilla, pero importante. Durante el calentamiento, el carbono se desplaza a través de la austenita hacia una superficie cuya actividad de carbono es inferior a la del acero. Las reacciones superficiales que implican oxígeno, vapor de agua y dióxido de carbono pueden consumir carbono al formar monóxido de carbono o dióxido de carbono. Si la atmósfera del horno suministra carbono con una actividad suficiente, la reacción puede reducirse o invertirse; si no lo hace, la difusión desde el interior alimenta la reacción superficial. ASM identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y limitar la descarburación. Eurotherm describe estimaciones habituales del potencial de carbono basadas en mediciones de oxígeno mediante sondas de zirconia junto con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o en la medición del punto de rocío.

Por tanto, la zona medida depende del historial térmico y atmosférico, no únicamente de la temperatura máxima. Un estudio de 2021 sobre acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, observó que el espesor de la ferrita descarburada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y luego disminuía. Este resultado advierte contra la consideración de la temperatura como una variable de control unidireccional: la difusión se acelera con la temperatura, pero también cambian la formación de óxidos, la constitución de fases, la cinética superficial y el potencial de carbono disponible.

![Descarburización del acero: causas, medición y control](/images/uploads/f28a33c5-9bd7-48ac-97fe-ff5e1d9a7b89/wiki-inline-a-steel-decarburization-test-specimen-prepared-for-metallography-microindentatio-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/f28a33c5-9bd7-48ac-97fe-ff5e1d9a7b89/wiki-inline-a-steel-decarburization-test-specimen-prepared-for-metallography-microindentatio-2027x2560.avif "Ampliar imagen — Descarburización del acero: causas, medición y control")ISO 3887:2023 provides three routes for determining decarburization depth: microscopy, hardness, and chemical analysis.

### ISO 3887:2023 y sus tres métodos de medición

ISO 3887:2023 proporciona tres vías porque la descarburación puede definirse por la estructura, la dureza o la composición.
| Familia de métodos ISO | Qué evalúa | Base adecuada para la decisión |
|---|---|---|
| Examen metalográfico | Cambios de fase y morfología desde la superficie hasta el núcleo | Descarburación completa o parcial |
| Medición de dureza | Gradiente de propiedades mecánicas con la profundidad | Criterio funcional de zona ablandada |
| Análisis químico | Perfil de concentración de carbono | Límite de aceptación del contenido de carbono |

ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para productos de acero. Conceptualmente, corresponden al examen metalográfico, la medición de dureza y el análisis químico. Por tanto, la norma no declara que un único ensayo universal defina la descarburación. Proporciona distintas vías adaptadas a diferentes materiales, geometrías, requisitos de aceptación y capacidades de laboratorio.

El método metalográfico examina una sección transversal pulida desde la superficie original hacia el interior. El ataque químico revela cambios en la microestructura, como una capa ferrítica, una reducción del contenido de perlita o carburos y una transición hacia el núcleo no afectado. Este método puede distinguir entre la descarburación completa, en la que las fases ricas en carbono han desaparecido sustancialmente, y la descarburación parcial, en la que el nivel de carbono o la fracción de perlita y carburos ha disminuido, pero los constituyentes originales permanecen. Su principal ventaja es la evidencia visual directa. Su limitación es que el límite puede ser gradual o estar formado por bandas, o verse afectado por el contraste producido por el ataque químico. Por ello, una línea medida es una interpretación de una transición, no una interfaz naturalmente definida con nitidez.

El método de dureza utiliza mediciones realizadas a distancias controladas de la superficie. Por lo general, una capa superficial con menor contenido de carbono presenta una dureza inferior a la del material no afectado, aunque los elementos de aleación, el tamaño de grano, las fases retenidas, la respuesta al revenido y las tensiones residuales también pueden modificar la dureza. La microindentación resulta especialmente útil cuando la capa afectada es delgada, pero las indentaciones deben ser lo bastante pequeñas y estar suficientemente separadas para evitar la superposición de las zonas plásticas. Una separación adecuada para una zona gruesa puede ocultar una zona poco profunda. Por el contrario, una separación muy pequeña puede hacer que las lecturas individuales sean sensibles a los granos locales y a los daños de preparación.

El análisis químico mide el carbono en función de la distancia desde la superficie, ya sea mediante capas retiradas individualmente u otra técnica con resolución espacial. Es el método más directo cuando el criterio de aceptación es la concentración de carbono y no un límite de fase visible. También presenta una limitación importante: la resolución química. Si el material se retira en capas de 0.05 mm, no es creíble asignar el límite observado a 0.005 mm. La contaminación superficial, la cascarilla, la ferrita descarburada mezclada con metal no afectado y el volumen muestreado por el método analítico pueden desplazar el perfil aparente.

ISO 3887:2023 debe considerarse un marco de referencia para elegir y comunicar uno de estos métodos. Una profundidad microscópica, una profundidad correspondiente a una transición de dureza y una profundidad de pérdida de carbono definida químicamente pueden ser todas válidas, aunque describan límites diferentes. El informe debe identificar el método y la definición utilizados, en lugar de presentar la «profundidad» como si se explicara por sí misma.

### Familias de procedimientos de ASTM E1077-14(2021)

ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, organiza el problema en procedimientos de cribado, procedimientos microscópicos, procedimientos de microdureza por indentación y procedimientos de análisis químico. Se trata de familias de procedimientos, no de nombres intercambiables para un mismo ensayo.

El cribado es la etapa de decisión rápida. Un examen a bajo aumento o un recorrido de dureza limitado puede indicar si una superficie no presenta descarburación evidente, si tiene una zona considerable o si requiere un análisis más exacto. El cribado es útil para controles de producción y para seleccionar probetas, pero no es automáticamente adecuado para un límite de aceptación estricto. Un examen visual poco detallado puede pasar por alto una capa delgada de descarburación parcial; un intervalo amplio de dureza puede ocultar un gradiente poco profundo.

El examen microscópico proporciona una estimación lineal o cuantitativa cuando la sección se prepara y se mide cuidadosamente. La probeta debe cortarse de modo que la cara examinada sea perpendicular a la superficie original. Una sección longitudinal responde a una pregunta diferente de la de una sección transversal: puede revelar variaciones a lo largo del producto y atravesar de forma distinta la estructura producida por laminación o forja. La superficie original debe seguir siendo identificable. El rectificado puede eliminar una zona delgada, el redondeo puede distorsionar el borde y un ataque químico excesivo puede exagerar el contraste.

El aumento modifica el resultado práctico. Con un aumento bajo, el operador puede comunicar la banda exterior más alejada que presente alteraciones visibles. Con un aumento mayor, el empobrecimiento fino en carburos o una región ferrítica estrecha pueden volverse medibles. El campo de visión, la iluminación, el reactivo de ataque, la calibración y el número de ubicaciones medidas son factores relevantes. ASTM E1077-14(2021) identifica el análisis cuantitativo o lineal riguroso como el método de referencia en caso de controversia. Esta designación refleja un principio sólido: cuando se cuestiona un resultado, el laboratorio debe sustituir una impresión visual por mediciones documentadas a lo largo de líneas o en ubicaciones definidas.

El ensayo de microdureza por indentación convierte el gradiente de propiedades entre la superficie y el núcleo en una estimación de profundidad. El recorrido de medición debe comenzar lo bastante lejos del borde para evitar efectos de borde, pero lo bastante cerca para resolver la zona prevista. Deben comunicarse la separación entre indentaciones, la carga, el tiempo de permanencia, la planitud superficial y el criterio para considerar que se ha recuperado la dureza del núcleo. Si las indentaciones están demasiado separadas, la profundidad indicada se convierte en un intervalo y no en un límite preciso. Si están demasiado juntas, la deformación producida por una indentación puede influir en la siguiente.

El análisis químico es preferible cuando la decisión depende de la propia concentración de carbono, pero el volumen muestreado y el límite de detección determinan cuál es la característica más pequeña que puede considerarse creíble. Un perfil de carbono medido químicamente puede mostrar una disminución gradual incluso cuando la microscopía muestra un cambio de fase definido. Ninguno de los dos resultados debe volver a etiquetarse como si fuera el otro.

### SAE J419\_201801 y la selección del método

SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, proporciona prácticas recomendadas de examen microscópico, dureza y análisis químico para materiales ferrosos. Es preferible utilizarla junto con la especificación del producto y el registro del tratamiento térmico, y no como sustituto de ninguno de ellos. ISO 3887:2023 proporciona tres vías de medición definidas para productos de acero; ASTM E1077-14(2021) establece conceptos de estimación y de método de referencia; SAE J419\_201801 ofrece orientación práctica sobre los métodos. Las designaciones deben mantenerse visibles en el informe, ya que establecen contextos procedimentales diferentes.

La selección del método debe basarse en el riesgo de fallo. Debe elegirse la microscopía cuando la cuestión pertinente se refiera a la descarburación completa o parcial y la microestructura pueda interpretarse de forma fiable. Debe elegirse la microdureza por indentación cuando sea relevante un gradiente de propiedades y la capa tenga un espesor suficiente para realizar un recorrido defendible. Debe elegirse el análisis químico cuando se especifique un límite de contenido de carbono o cuando los elementos de aleación y el tratamiento térmico hagan que la dureza sea un indicador indirecto ambiguo. El cribado debe utilizarse únicamente para una decisión preliminar, salvo que el requisito aplicable del producto lo permita expresamente.

#### Campos mínimos del informe de medición

- **Identidad del material** Producto, grado, condición del tratamiento térmico y especificación aplicable.
- **Muestreo** Orientación de la sección, ubicación de la superficie y número de zonas examinadas.
- **Preparación** Detalles del corte, montaje, desbaste, pulido y ataque químico.
- **Medición** Aumento, carga y separación de las mediciones de dureza, o resolución del análisis químico.
- **Criterio** Definición de la profundidad afectada completa, parcial o total.
- **Resultado** Máximo, promedio, dispersión y limitaciones, cuando corresponda.

Todo informe debe indicar el producto y el grado, la especificación aplicable, la orientación de la sección, la ubicación y el número de zonas examinadas, la secuencia de preparación superficial, el aumento del microscopio o la carga y separación de las mediciones de dureza, la resolución analítica, el criterio de delimitación y la convención de comunicación de resultados. También debe distinguir entre la profundidad máxima y la profundidad media, e indicar si el valor se refiere a la descarburación completa, la descarburación parcial o la profundidad total afectada.

Estos detalles no son una formalidad administrativa que rodee la medición. Forman parte de la medición. Un valor de descarburación sin la definición de su límite y sin el método utilizado puede generar desacuerdos falsos, mientras que un método cuidadosamente identificado permite comparar los resultados de distintos laboratorios dentro de sus límites reales.

## Medición metalográfica: lo que el microscopio puede y no puede mostrar

### Preparación y ataque de la sección transversal

Un examen metalográfico debe comenzar con una sección tomada normal, es decir, perpendicular, a la superficie procesada. En el caso de una chapa, barra, alambre o pieza forjada, el corte debe exponer todo el trayecto desde la superficie original hasta el material no afectado. Una sección paralela a la superficie no puede establecer la profundidad de descarburación, porque muestra la variación lateral y no la transición requerida entre la superficie y el núcleo. El muestreo también debe registrar la orientación del producto, el estado del tratamiento térmico, la ubicación de la superficie y cualquier operación de mecanizado o eliminación de cascarilla realizada antes del examen.

La cara de corte debe protegerse de un calentamiento adicional. El corte abrasivo con una fuerza excesiva puede revenir la superficie, extender material reblandecido sobre la sección o arrancar inclusiones. Estos efectos pueden crear una falsa banda cercana a la superficie. Cuando sea necesario, el montaje debe sostener el borde sin redondearlo; el redondeo del borde acorta la distancia aparente entre la superficie y la primera estructura no afectada. El desbaste debe realizarse con abrasivos progresivamente más finos, con suficiente lubricación y control de la presión, para eliminar el daño anterior en lugar de prolongarlo. El pulido final no debe dejar metal arrastrado, abrasivo incrustado ni arañazos profundos que atraviesen la superficie.

La superficie original del producto debe seguir siendo identificable. Si la cascarilla se elimina antes de seccionar, el laboratorio debe registrar ese hecho y conservar, cuando sea posible, una pieza representativa. De lo contrario, el analista puede confundir la interfaz cascarilla-metal con la superficie fabricada e informar de una profundidad incorrecta. Una capa de óxido visiblemente oscura no constituye por sí misma una medición de la descarburación. La cascarilla registra la oxidación; la descarburación registra la pérdida de carbono en el acero situado debajo, y ambas pueden producirse juntas, por separado o a velocidades diferentes.

El ataque revela el contraste entre fases después del pulido. El reactivo y el tiempo de ataque deben ser adecuados para el tipo de acero y para el examen previsto. El Nital se utiliza ampliamente en aceros al carbono y de baja aleación, pero la concentración, el estado del alcohol, el tiempo de aplicación y el enjuague afectan al contraste. Un ataque excesivo puede oscurecer la ferrita o hacer que una transición parezca más amplia. Un ataque insuficiente puede ocultar la perlita fina y producir una capa aparentemente empobrecida en carbono. Una superficie correctamente preparada y sin atacar sigue siendo útil para comprobar el daño por desbaste, los poros, las inclusiones y la penetración de la cascarilla; posteriormente, la superficie atacada se utiliza para interpretar la estructura del acero.

#### Nota de interpretación

La metalografía muestra los efectos estructurales de la pérdida de carbono, el historial térmico, la aleación, la velocidad de enfriamiento y las reacciones superficiales. Cuando corresponda, debe confirmarse un diagnóstico controvertido de pérdida de carbono mediante pruebas de dureza o evidencias químicas.

El microscopio no mide directamente el carbono. Muestra cómo el contenido de carbono, el historial térmico, los elementos de aleación, la velocidad de enfriamiento y las reacciones superficiales han afectado a la estructura.

### Interpretación de la ferrita, la perlita y el gradiente de carbono

En un acero al carbono hipoeutectoide, la pérdida de carbono durante el calentamiento austenítico produce habitualmente una región cercana a la superficie con más ferrita y menos perlita que el interior. El interior puede mostrar la estructura ferrita-perlita esperada, mientras que la zona superficial contiene granos de ferrita que se extienden más hacia el interior que en el material no afectado. Esta es la indicación metalográfica característica de una descarburación parcial. Si el empobrecimiento en carbono es suficientemente grave, la región superficial visible puede ser casi completamente ferrítica, lo que suele describirse como descarburación completa conforme a los criterios de ensayo aplicables.

La transición rara vez constituye un límite químico definido. El carbono se difunde a través de la austenita hacia una superficie cuya actividad de carbono es menor que la del acero. En la superficie, las reacciones que implican oxígeno, vapor de agua, dióxido de carbono u otros gases del horno consumen carbono o modifican el equilibrio interfacial del carbono. Por tanto, la estructura medida refleja conjuntamente la difusión, la cinética de las reacciones superficiales, la temperatura, el tiempo de exposición y el potencial de carbono del horno. La obra de ASM *Descarburación del acero: mecanismos, modelos, prevención, corrección y efectos sobre la vida útil de los componentes* describe este proceso acoplado, en lugar de tratarlo únicamente como oxidación.

La ferrita y la perlita son indicadores útiles, pero no constituyen una prueba automática de descarburación. Una banda rica en ferrita puede deberse a un cambio local en la velocidad de enfriamiento, a una región transformada afectada por el calor o al gradiente microestructural original derivado de la forja o el laminado. Un artefacto de la zona afectada por el calor producido por soldadura, corte con llama, rectificado o una reparación anterior puede generar un tamaño de grano y un contraste de fases alterados sin el correspondiente gradiente de carbono. La segregación también puede modificar la fracción local de perlita. Por ejemplo, una banda de segregación de manganeso o silicio puede alterar el comportamiento de transformación y producir una estructura diferente de la de las zonas adyacentes, aunque la concentración de carbono no haya disminuido en la superficie.

El analista debe comparar varios puntos alrededor del perímetro y, cuando sea posible, examinar una región de referencia no afectada del mismo producto y de la misma colada. La profundidad debe comprobarse frente a un cambio en la fracción de fases, la morfología de los granos o la dureza, y no inferirse a partir de una única fotografía aislada. Una reducción gradual de la perlita hacia la superficie respalda la existencia de un empobrecimiento en carbono cuando la superficie está correctamente identificada y se conoce el historial térmico. No permite establecer la causa relacionada con el horno.

La transformación de fases puede complicar aún más la interpretación. Un acero que haya sido austenizado y enfriado rápidamente puede contener martensita o bainita debajo de una capa superficial ferrítica. El límite aparente podría representar un cambio en el contenido de carbono, un cambio en la velocidad de enfriamiento o ambos. En tipos de acero de carbono medio, como AISI/SAE 1045, una superficie ferrítica sobre un núcleo transformado más duro puede ser compatible con la descarburación, pero el metalógrafo sigue necesitando pruebas de dureza o químicas si el resultado es objeto de controversia. En los tipos de acero aleado, el cromo, el molibdeno, el silicio y el manganeso influyen en la estabilidad de las fases y en la respuesta al ataque, por lo que no es segura una comparación visual con el acero al carbono simple.

La temperatura por sí sola tampoco puede predecir la capa observada. Un estudio de 2021 sobre un acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, encontró que el espesor de la ferrita descarburada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. Una mayor difusión a temperaturas más elevadas no produjo un aumento monotónico, porque también cambiaron las condiciones de oxidación y de reacción superficial. Esta es una de las razones por las que el resultado microscópico debe interpretarse junto con los registros de la atmósfera del horno. ASM identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno relevantes para el potencial de carbono. Eurotherm describe la inferencia del potencial de carbono a partir de mediciones de oxígeno mediante una sonda de zirconia combinadas con la temperatura y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. Estos controles explican la exposición; no sustituyen el examen del acero.

### Análisis lineal o cuantitativo en exámenes dirimentes

Un examen de cribado puede identificar si existe una zona superficial sospechosa, pero la profundidad de descarburación informada requiere criterios definidos. ASTM E1077-14(2021), *Métodos de ensayo estándar para estimar la profundidad de descarburación de probetas de acero*, abarca procedimientos de cribado, análisis microscópico, medición de la dureza por microindentación y análisis químico. Designa el análisis cuantitativo o lineal riguroso como método dirimente cuando las partes no están de acuerdo. ISO 3887:2023, *Aceros — Determinación de la profundidad de descarburación*, especifica tres métodos para medir la profundidad en productos de acero, mientras que SAE J419\_201801, *Métodos para medir la descarburación*, proporciona prácticas recomendadas de análisis microscópico, de dureza y químico para materiales ferrosos.

El análisis lineal convierte una transición visual en una medición registrada. Se traza una línea de ensayo desde la superficie original identificada hacia el núcleo, y el analista registra la posición en la que se cumple el criterio estructural especificado. Dependiendo de la norma y del contrato, dicho criterio puede referirse al final de la descarburación completa, al final de la descarburación parcial o al retorno a la estructura normal del núcleo. El informe debe indicar qué límite se midió. «Profundidad de descarburación» sin esa definición puede describir distancias diferentes.

Para la microscopía cuantitativa, el laboratorio debe documentar el aumento, la escala calibrada, el reactivo de ataque, la ubicación de la sección, el número y el espaciamiento de las mediciones y la regla utilizada para localizar cada límite. Es preferible emplear varias líneas radiales o transversales en lugar de un único campo conveniente, especialmente en barras y piezas forjadas, donde la exposición puede variar alrededor de la circunferencia. Las imágenes deben incluir la referencia de la superficie y una barra de escala. Si la transición es irregular, los valores mínimo, máximo y medio, así como la dispersión de las mediciones, pueden ser más importantes que un único valor redondeado.

Un examen dirimente debe separar la observación de la interpretación. Puede indicar que la fracción de ferrita aumenta hacia la superficie, que la perlita desaparece a una distancia medida o que la dureza cambia a través de la misma zona. No debe afirmar que un horno tenía un exceso de oxígeno simplemente porque la micrografía es rica en ferrita. Deben considerarse la penetración de la cascarilla, el daño por pulido, la segregación y una capa transformada no relacionada y, cuando proceda, deben comprobarse mediante microscopía sin ataque, perfiles de dureza, análisis químico o una segunda sección.

Por tanto, el microscopio es potente para localizar evidencias estructurales, pero limitado para identificar su causa y el perfil exacto de carbono. El concepto de examen dirimente de ASTM es importante porque sustituye la confianza visual por una regla de medición documentada. En una controversia, el resultado es la reproducibilidad: otro examinador debe saber de dónde procedía la sección, cómo se preparó, qué límite se definió y cómo se calculó la profundidad informada.

## Métodos de dureza y análisis químico

La descarburación suele notificarse como una profundidad en milímetros, pero ese valor depende de cómo se haya medido la profundidad. Un perfil de dureza registra un cambio en la respuesta mecánica local. Un perfil químico registra la composición dentro de un volumen muestreado. El examen metalográfico registra las fases y la morfología. Se trata de observaciones relacionadas, no de mediciones intercambiables.

ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para medir la profundidad de descarburación en productos de acero. ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, abarca procedimientos de cribado, examen microscópico, dureza por microindentación y análisis químico. SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, también establece prácticas recomendadas de examen microscópico, dureza y análisis químico para materiales ferrosos. El método apropiado depende de si el resultado se utilizará como cribado de producción, medición conforme a una especificación o evidencia en una investigación de fallo o una disputa.

### Perfiles de dureza por microindentación

Un perfil de dureza por microindentación consiste en realizar una secuencia de pequeñas indentaciones desde la superficie expuesta hacia el interior no afectado y, a continuación, representar la dureza en función de la distancia. Normalmente se utilizan indentaciones Vickers o Knoop, con una carga y una separación seleccionadas para resolver el gradiente previsto sin que se superpongan las zonas plásticas. El resultado es un perfil de la respuesta mecánica próxima a la superficie.

Una capa descarburada suele contener menos perlita, menos carburos o una mayor fracción de ferrita que el material base. Por ello, tiende a presentar una dureza menor, especialmente en aceros de contenido medio y alto de carbono, cuya resistencia depende en gran medida de las fases ricas en carbono. El perfil puede mostrar un aumento pronunciado desde la superficie hacia el núcleo, una transición gradual o ningún cambio claro. A continuación, puede utilizarse un criterio de dureza especificado para estimar el límite de la zona afectada.

Ese límite no constituye un análisis directo del contenido de carbono. La dureza también responde al equilibrio de fases, el tamaño de grano, la formación de martensita o bainita, el revenido, las tensiones residuales, los elementos de aleación, la dirección de ensayo y la estratificación microestructural local. Una superficie blanda puede reflejar descarburación, pero también puede ser consecuencia de un historial térmico diferente o de una preparación inadecuada de la superficie. A la inversa, una región empobrecida en carbono puede conservar una dureza considerable si sus productos de transformación o su contenido de aleantes compensan parte de la pérdida de carbono.

La preparación de la superficie es importante. La cascarilla, las quemaduras de rectificado, los bordes redondeados y la colocación de las indentaciones demasiado cerca del borde pueden distorsionar las primeras mediciones. El penetrador debe ser lo bastante pequeño para detectar el gradiente, pero no tanto como para que los granos individuales de ferrita, los carburos o la rugosidad superficial dominen la lectura. Una separación excesivamente pequeña también puede hacer que las indentaciones vecinas interactúen. El perfil debe atravesar la superficie en dirección normal y prolongarse lo suficiente hacia el interior del material para que varias lecturas establezcan la dureza de referencia del material no afectado.

ASTM E1077-14(2021) incluye la dureza por microindentación entre sus procedimientos de estimación, pero no convierte un perfil de dureza en un perfil químico. El método resulta más convincente cuando la transición de dureza concuerda con la evidencia metalográfica y con el gradiente de carbono previsto. Es menos concluyente cuando el acero ha sido sometido a un temple, revenido, esferoidización o tratamiento superficial complejos.

El historial del horno también puede producir un resultado no monotónico. En un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre un acero para muelles Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn calentado entre 700 y 1000 °C, el espesor de ferrita descarburada aumentó con la temperatura hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuyó. La temperatura por sí sola no determinó la capa medida. La actividad del carbono en la superficie del acero, las reacciones de oxidación, la difusión a través de la austenita y la duración de la exposición cambiaron conjuntamente. Un perfil de dureza obtenido después de un ciclo de este tipo no debe interpretarse aplicando la regla simplista de que una temperatura más alta siempre implica una mayor profundidad de descarburación.

### Análisis químico y profundidad de muestreo

El análisis químico responde a una pregunta diferente: ¿cuánto carbono está presente en el material retirado o muestreado de una ubicación definida? Por ello, constituye el enfoque más directo desde el punto de vista composicional, pero “directo” no significa espacialmente exacto. El resultado representa el volumen de material recogido, no necesariamente la concentración de carbono en un único plano geométrico.

Por ejemplo, el análisis de carbono por combustión global puede medir con exactitud el carbono de una probeta preparada, pero promediándolo a través de toda la muestra. No puede identificar un gradiente superficial de 20 micrómetros si la muestra tiene varios milímetros de espesor. Para resolver la descarburación, el analista debe retirar capas sucesivas, tomar una lámina delgada cuidadosamente definida o utilizar una técnica microanalítica con un volumen de interacción conocido. La geometría del muestreo pasa a formar parte del resultado.

La eliminación de material superficial es especialmente importante. Si una probeta se analiza con cascarilla, aceite, residuos de rectificado o una capa de material retirada involuntariamente, el valor de carbono comunicado puede no corresponder a la superficie original del acero. El decapado químico, el mecanizado, la eliminación electrolítica o el rectificado controlado pueden alterar la cantidad retirada en cada incremento de profundidad e introducir contaminación. El método debe documentar la superficie de referencia inicial, la cantidad retirada en cada etapa, el área o la masa recogida y si el valor comunicado es un promedio de una capa o una medición puntual.

Un perfil químico capa por capa puede revelar una concentración de carbono que aumenta gradualmente hacia el núcleo, en lugar de una interfaz nítida. Ese perfil puede no producir la misma “profundidad” que un criterio de dureza o un límite metalográfico. Un método podría definir la profundidad afectada en el punto en que el carbono alcanza una fracción determinada del valor nominal del material a granel; otro podría definirla en el punto en que la morfología de la ferrita o de los carburos deja de ser distinguible. Los valores pueden diferir sin que ninguna de las dos pruebas sea inválida.

La atmósfera del horno proporciona un contexto útil para interpretar estos perfiles. *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating*, de ASM International (2013), identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables utilizadas para controlar el potencial de carbono del horno y prevenir la descarburación. El intercambio de carbono está gobernado por la diferencia de actividad del carbono entre el acero y la atmósfera, junto con la cinética de la reacción superficial. El suplemento de 2020 *2704CP Handbook*, de Eurotherm, describe la inferencia habitual del potencial de carbono del horno a partir de mediciones de oxígeno con una sonda de zirconia combinadas con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío.

Estas lecturas constituyen evidencia del proceso, no una prueba del contenido de carbono en la superficie de un componente. La guía de sinterización de Linde de 2023 informa de que el vapor de agua en atmósferas de N2/H2 provoca descarburación y cita una directriz experimental según la cual un contenido de hidrógeno inferior al 5 % limitó las velocidades de carburación y descarburación en las condiciones de sinterización indicadas. Esa cifra es condicional, no una regla universal para hornos. La exposición a un exceso de oxígeno puede producir oxidación, formación de cascarilla y descarburación, tal como se describe en la guía de Cambridge sobre el control de atmósferas para metales.

### Correlación entre dureza, microestructura y concentración de carbono

La interpretación más sólida surge de la concordancia entre observaciones independientes. Una región superficial que presente una reducción del carbono, un aumento de la ferrita o una disminución de la fracción de carburos y una menor dureza proporciona un diagnóstico coherente de descarburación. Si solo cambia la dureza, el hallazgo es indicativo. Si solo cambia el resultado de carbono, el analista debe considerar también el arrastre durante el muestreo, el promediado y la preparación de la superficie. Si la microestructura cambia sin que exista un gradiente de carbono, la causa puede ser el historial de transformación o la segregación de aleantes.

La correlación requiere hacer coincidir las ubicaciones. El perfil de dureza, la sección metalográfica y las muestras químicas deben obtenerse de secciones adyacentes o seriadas con una referencia superficial común. Una muestra de carbono que promedie los primeros 0,5 mm no puede compararse directamente con un cambio de dureza confinado a los primeros 0,1 mm. Del mismo modo, una micrografía tomada de una esquina puede no representar una superficie plana extensa, porque la geometría del borde modifica la transferencia de calor y el acceso del gas.

La interpretación basada en normas se beneficia de esta combinación de métodos cuando una especificación, una investigación de fallo o una disputa exige pruebas más sólidas. ASTM E1077-14(2021) designa el análisis cuantitativo riguroso o lineal como enfoque de referencia en las disputas. Esta disposición es importante porque un cribado rápido de dureza puede identificar material sospechoso, mientras que un examen cuantitativo más controlado puede establecer la profundidad comunicada. ISO 3887:2023 y SAE J419\_201801 proporcionan el marco para seleccionar y aplicar los enfoques de medición pertinentes; aun así, el informe del laboratorio debe indicar el criterio utilizado, la ubicación del muestreo, el procedimiento de preparación, la separación entre indentaciones y la incertidumbre o repetibilidad, cuando estén disponibles.

De ello se desprende una conclusión práctica: la dureza suele ser eficaz para localizar una transición, el análisis químico es valioso para confirmar la composición y la microscopía explica qué fases han cambiado. Ninguno de estos métodos debe considerarse un sustituto universal de los demás. La profundidad de descarburación comunicada solo tiene significado cuando, junto con el valor numérico, se identifican el método de ensayo, el volumen de muestreo, el criterio de aceptación y el historial térmico del acero.

## Control de la descarburización en el tratamiento térmico y la sinterización

El control de la descarburización comienza con el potencial de carbono, no con una receta nominal del gas del horno. Una mezcla etiquetada como «endotérmica», «nitrógeno–metanol» o «N₂/H₂» puede producir condiciones de transferencia de carbono diferentes cuando cambian la temperatura, la humedad, las fugas, el caudal de gas o el equilibrio de combustión. El acero responde a la actividad del carbono en su superficie y a las velocidades de las reacciones superficiales que consumen o suministran carbono. A continuación, el carbono se difunde a través de la austenita hacia la superficie. Por tanto, el control del horno debe medir las variables de la atmósfera que determinan la actividad del carbono, en lugar de suponer que una composición fija del gas producirá un resultado fijo.

El potencial de carbono requerido debe establecerse para el tipo de acero, el tamaño de la sección, el ciclo de calentamiento y mantenimiento, y cualquier operación posterior de cementación, endurecimiento neutro o recocido brillante. Una atmósfera neutra para un acero al carbono simple no es automáticamente neutra para un acero de alta aleación, ni el mismo valor de consigna resulta adecuado a todas las temperaturas. El objetivo es mantener la actividad del carbono en la superficie suficientemente próxima a la condición de equilibrio requerida por el acero, de modo que se evite la pérdida de carbono sin producir una cementación no deseada.

### Ajuste y mantenimiento del potencial de carbono del horno

El potencial de carbono es la actividad efectiva del carbono que la atmósfera del horno puede imponer al acero a una temperatura determinada. Si la atmósfera tiene un potencial de carbono inferior al de la superficie del acero, el carbono abandona el acero. Si tiene un potencial superior, el carbono penetra en él. Una desviación breve puede ser importante cuando la carga es delgada, la superficie es extensa o el material permanece mucho tiempo a temperatura.

La obra de ASM *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y evitar la descarburización. Estas variables están relacionadas mediante las reacciones entre el monóxido de carbono, el dióxido de carbono, el hidrógeno, el vapor de agua y el carbono en la superficie del acero. Por tanto, un pequeño aumento de H₂O o CO₂ puede modificar la atmósfera efectiva incluso cuando los caudales indicados de nitrógeno, hidrógeno o gas enriquecedor permanecen sin cambios.

Los valores de consigna deben establecerse a partir de la especificación del acero, la cualificación del proceso y los trabajos de calibración del horno. No deben copiarse de una tabla de caudales de gas sin comprobar la temperatura y la respuesta del analizador. Para un ciclo de endurecimiento, el potencial seleccionado puede ser aproximadamente neutro o ligeramente cementante a la temperatura de austenización; para un ciclo de sinterización, los niveles admisibles de oxígeno y humedad pueden especificarse de forma más directa, ya que las piezas de pulvimetalurgia pueden tener una gran superficie y porosidad interconectada.

La temperatura debe controlarse con el mismo rigor que la atmósfera. La actividad del carbono, las velocidades de reacción y la difusión del carbono aumentan o cambian con la temperatura, pero la profundidad de la descarburización no necesariamente aumenta de forma lineal y simple. Un estudio de 2021 sobre un acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, constató que el espesor de ferrita descarburizada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. Este resultado refleja los efectos contrapuestos de la difusión, la oxidación, la transformación de fase y las reacciones superficiales. Una temperatura más alta del horno no demuestra por sí sola una mayor descarburización medida.

El control de la atmósfera también requiere un plan de alarmas y respuestas. Una sonda averiada, un punto de rocío creciente, una disminución del potencial de carbono, la pérdida de gas enriquecedor o un cambio inexplicado de CO deben activar una retención, una corrección controlada o la puesta en cuarentena de la carga, según el riesgo del proceso. Un controlador que simplemente lleva una válvula hacia su valor de consigna mientras el dispositivo de medición está contaminado puede mantener un número indicado y, aun así, producir acero descarburizado.

![Descarburización del acero: causas, medición y control](/images/uploads/629badba-7494-4dc9-9fec-f9d297d99159/wiki-inline-a-heat-treatment-furnace-control-station-with-a-zirconia-oxygen-probe-dew-point-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/629badba-7494-4dc9-9fec-f9d297d99159/wiki-inline-a-heat-treatment-furnace-control-station-with-a-zirconia-oxygen-probe-dew-point-1920x1094.avif "Ampliar imagen — Descarburización del acero: causas, medición y control")Carbon-potential control depends on temperature and atmosphere measurements rather than a nominal gas recipe alone.

### Sensores, punto de rocío, sondas de oxígeno, temperatura y monóxido de carbono

El suplemento del manual *2704CP Handbook* de Eurotherm describe dos métodos habituales para estimar el potencial de carbono del horno. Uno combina la medición de oxígeno mediante una sonda de zirconia con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono. El otro utiliza la medición del punto de rocío. Estos métodos están relacionados, pero no son lecturas intercambiables procedentes de un mismo sensor físico.

Una sonda de oxígeno de zirconia mide el potencial de oxígeno mediante la tensión generada a través de un electrolito de zirconia a la temperatura del horno. Con un contenido de CO conocido o controlado, la señal de la sonda y la temperatura pueden convertirse en un potencial de carbono estimado. La compensación de temperatura es esencial: la misma tensión de la sonda no representa el mismo potencial de oxígeno o de carbono a diferentes temperaturas. El contenido de CO también es esencial para el cálculo. Si el controlador supone un valor constante de CO mientras cambia la composición real del gas, el potencial de carbono indicado puede ser erróneo aunque la célula de zirconia funcione correctamente.

La ubicación de la sonda es importante. La medición debe representar la atmósfera alrededor de la carga, no una esquina estancada, un tubo de muestreo frío o una zona próxima a una fuga de aire. El hollín, las incrustaciones, el condensado, el envejecimiento de la sonda, el ruido eléctrico y los problemas del aire de referencia pueden distorsionar las lecturas. Los operadores deben verificar la respuesta de la sonda frente a una condición de calibración conocida, inspeccionar la sonda y sus componentes de protección, y comparar la señal con datos independientes de la atmósfera después del mantenimiento o ante una deriva inexplicada. La calibración no puede corregir una sonda instalada en un lugar donde la atmósfera del horno no sea representativa.

La medición del punto de rocío ofrece un método de supervisión independiente al medir el contenido de humedad del gas, normalmente después de un muestreo y enfriamiento controlados. La humedad es una variable de advertencia directa porque el vapor de agua puede oxidar el carbono en la superficie del acero. ASM incluye la concentración de vapor de agua entre las variables utilizadas para controlar el potencial de carbono, mientras que las directrices de sinterización de Linde de 2023 indican que el vapor de agua en atmósferas de N₂/H₂ provoca descarburización. Linde también proporciona una orientación experimental según la cual un contenido inferior al 5 % de hidrógeno limita las velocidades de cementación y descarburización en las condiciones de sinterización citadas. Ese valor es específico del proceso y no constituye un límite universal para todos los hornos, aleaciones, temperaturas o puntos de rocío.

El punto de rocío puede revelar la entrada de agua a través de materiales refractarios húmedos, un secado deficiente del gas, fugas, la limpieza del horno o una purga incompleta. Por sí solo, no puede describir todas las reacciones que afectan al potencial de carbono. Un punto de rocío bajo no demuestra que la carga esté a salvo si entra aire por una junta de la puerta o si las condiciones de CO₂, CO, temperatura y caudal son anormales. Por este motivo, un sistema de punto de rocío debe interpretarse junto con las mediciones de temperatura, caudal y presión y, cuando proceda, de oxígeno y CO.

### Prácticas de carga, estanqueidad, distribución del gas y verificación del proceso

Una atmósfera bien controlada no puede compensar unas prácticas de carga deficientes. Las piezas deben disponerse de modo que el gas pueda alcanzar todas las superficies expuestas y que las zonas densamente empaquetadas no formen regiones estancadas que retengan humedad. Las cestas, los utillajes, las bandejas y los recubrimientos protectores no deben bloquear el flujo alrededor de las superficies críticas. Las cargas pesadas pueden consumir gas enriquecedor o retrasar la sustitución de la atmósfera, mientras que las cargas frías o húmedas pueden liberar humedad durante la parte más sensible del ciclo de calentamiento.

Las juntas del horno merecen la misma atención que los analizadores. Las holguras de las puertas, las grietas del mufle, los controles de los quemadores, las juntas de los ejes de los ventiladores, las líneas de muestreo y las aberturas de transferencia mal cerradas pueden introducir aire en un horno que funciona a baja presión. La entrada de aire suministra oxígeno y puede crear oxidación y descarburización locales incluso cuando el analizador general indica un valor aceptable. Una presión positiva, cuando sea adecuada para el diseño del horno, reduce la infiltración, pero una presión excesiva puede expulsar gas de proceso a través de las juntas y crear otros peligros. Deben realizarse comprobaciones de fugas después del mantenimiento y siempre que cambien las tendencias de oxígeno, punto de rocío o CO sin una explicación creíble del proceso.

La distribución del gas debe comprobarse, no inferirse a partir del caudal total. Verifique el funcionamiento de la entrada y la salida, el rendimiento del ventilador de circulación, el tiempo de purga, el funcionamiento de los caudalímetros y la estabilidad de la presión. En la sinterización continua, inspeccione las zonas por separado: la atmósfera de las secciones de precalentamiento, alta temperatura y enfriamiento puede diferir considerablemente. El vapor de agua liberado en una zona puede condensarse o reaccionar más adelante, y un único analizador puede no detectar una condición local en la superficie de trabajo.

La verificación del proceso termina en el acero. Las muestras representativas deben incluir las zonas más expuestas a la atmósfera del horno y las áreas con mayor probabilidad de quedar protegidas por el contacto o el empaquetamiento. La norma ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para medir la profundidad de descarburización en productos de acero. La norma ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, abarca procedimientos de cribado, análisis microscópico, medición de microdureza por indentación y análisis químico. En caso de discrepancia, ASTM designa el análisis cuantitativo riguroso o el análisis lineal como método de referencia. SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, proporciona prácticas recomendadas de análisis microscópico, de dureza y químico para materiales ferrosos.

El método de ensayo puede modificar la profundidad notificada. Un perfil de dureza puede identificar una zona reblandecida desde el punto de vista funcional, mientras que el análisis metalográfico puede separar la descarburización de la ferrita de la descarburización parcial o distinguir los daños por oxidación. Por tanto, los resultados deben compararse utilizando la misma norma, orientación de la sección, método de preparación, aumento y criterio de aceptación. Si el registro del horno parece satisfactorio pero el acero representativo no cumple, investigue el retraso del sensor, la ubicación de la muestra, la protección de la carga, la humedad, la entrada de aire y la validez del cálculo del potencial de carbono antes de limitarse a elevar el valor de consigna. Esa respuesta puede intercambiar la descarburización por la cementación sin corregir la avería subyacente.

## Consecuencias de la corrección, retirada, aceptación y rechazo

La corrección y la aceptación dependen de la especificación aplicable, la geometría, el riesgo de servicio y la condición restante verificada.
| Disposición | Cuándo puede ser apropiada | Verificación requerida |
|---|---|---|
| Aceptar | La condición medida cumple el requisito aplicable | Documentar el método, el criterio y el resultado |
| Eliminar mediante mecanizado o rectificado | La capa afectada se encuentra dentro de la sobremedida aprobada | Volver a inspeccionar la superficie corregida y la geometría restante |
| Reprocesar | Un ciclo térmico completo cualificado puede restablecer las propiedades requeridas | Volver a cualificar la atmósfera, el calentamiento, el enfriamiento y las propiedades finales |
| Rechazar o degradar | La superficie o sección crítica no puede cumplir el requisito | Registrar las evidencias medidas y la disposición de ingeniería |

La descarburación no constituye automáticamente una condición de rechazo, pero tampoco es un defecto que el mecanizado siempre pueda corregir. La decisión depende de qué cantidad de carbono se haya perdido, hasta dónde se extienda la zona afectada, qué superficies soporten carga y si la geometría especificada deja suficiente material para retirarlo. Una capa ferrítica delgada situada dentro de una sobremedida de mecanizado puede eliminarse sin menoscabar el rendimiento. La misma profundidad medida en un resorte acabado, un diente de engranaje, una pista de rodamiento o un eje crítico frente a la fatiga puede representar una pérdida grave de capacidad. \[5\] \[5\] [**Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens**](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM International. ASTM standard, 2021.

La primera decisión debe basarse en una medición verificada, no en el color de la cascarilla ni en una única impresión de dureza. ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, especifica tres métodos para determinar la profundidad de descarburación en productos de acero. ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, abarca el cribado, el examen microscópico, la dureza por microindentación y los procedimientos de análisis químico. Cuando los resultados son objeto de controversia, ASTM E1077-14(2021) designa el análisis cuantitativo riguroso o el análisis lineal como método de referencia. SAE J419\_201801 también establece prácticas recomendadas de examen microscópico, análisis de dureza y análisis químico para materiales ferrosos.

Estos métodos no necesariamente indican el mismo límite. Un método metalográfico puede identificar una zona en la que la perlita o la martensita se han transformado en ferrita, mientras que un barrido de dureza puede mostrar una transición más gradual y definir la profundidad afectada según un criterio de dureza seleccionado. El análisis químico puede medir directamente la concentración de carbono, pero puede promediar el resultado en un volumen de muestreo. Por consiguiente, «eliminar la descarburación» es una indicación incompleta, a menos que se especifiquen la profundidad de retirada requerida y el método utilizado para verificarla.

### Cuándo puede retirarse mediante mecanizado o rectificado el material descarburado

La retirada suele ser técnicamente viable cuando la capa afectada se encuentra por completo dentro de una sobremedida de mecanizado o rectificado aprobada. El torneado, el fresado, el rectificado cilíndrico, el rectificado plano y la retirada controlada de material pueden dejar expuesto material con el contenido de carbono y el perfil de dureza requeridos. La sección restante debe seguir cumpliendo el plano, la tolerancia dimensional, el requisito de acabado superficial y cualquier requisito relativo a la profundidad de capa o al tratamiento térmico. Una pieza no puede declararse corregida simplemente porque haya desaparecido una superficie pálida o blanda.

El cálculo de la retirada debe tener en cuenta la geometría de la superficie afectada. Si un eje cilíndrico pierde 0,20 mm de radio durante el rectificado, su diámetro disminuye 0,40 mm. En una cara plana, retirar 0,20 mm modifica el espesor en 0,20 mm. Un radio de acuerdo, un flanco de diente, un fondo de rosca o un chavetero descarburados pueden ser difíciles de eliminar uniformemente; el rectificado local puede generar entalladuras, transiciones bruscas o tensiones residuales de tracción. Estos efectos pueden ser más perjudiciales que la pérdida de carbono original.

La sobremedida necesaria también viene determinada por el perfil real de carbono, no solo por la profundidad visible de la ferrita. Una zona parcialmente descarburada puede contener un gradiente de carbono que se extienda por debajo de una capa totalmente ferrítica. Si la propiedad especificada depende de una dureza o concentración mínima de carbono, la profundidad de retirada debe alcanzar ese criterio en toda la superficie pertinente. Normalmente, la verificación debe utilizar una sección transversal representativa de la región corregida, con el método y la ubicación acordados antes de determinar la disposición.

El mecanizado es más defendible en un componente forjado o laminado en bruto que en un componente acabado con poca sobremedida restante. También puede ser apropiado cuando la superficie afectada no es funcional y el plano permite retirar material. No constituye una solución general para un componente cuya superficie crítica ya haya alcanzado su dimensión final. El rectificado no puede restaurar el material que el diseño ya ha consumido.

La causa debe abordarse al mismo tiempo. *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating*, de ASM, identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables del horno utilizadas para controlar el potencial de carbono y limitar la descarburación. El suplemento *2704CP Handbook*, de Eurotherm, describe la estimación habitual del potencial de carbono a partir de mediciones de oxígeno realizadas con una sonda de zirconia, combinadas con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. Una pieza corregida procedente de un horno que continúa produciendo un potencial de carbono bajo no representa una corrección del proceso, sino una acción temporal de selección.

### Cuándo la corrección no equivale a la restauración

Eliminar una superficie blanda no restaura el material perdido, la geometría alterada ni el historial original de tratamiento térmico. Esta distinción es fundamental en el capítulo de ASM *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life*. La descarburación se produce cuando el carbono se desplaza a través del hierro austenítico hacia una superficie cuya actividad de carbono es inferior a la del acero, mientras que las reacciones superficiales con la atmósfera del horno consumen carbono. La zona final depende de la difusión, la temperatura, el tiempo de exposición, la actividad de carbono y la cinética de las reacciones superficiales.

Un recalentamiento solo puede reponer carbono en condiciones carburantes controladas, y puede introducir nuevos problemas: crecimiento de grano, deformación, oxidación, austenita retenida, exceso de carbono en la capa o un perfil de dureza diferente del especificado originalmente. El recalentamiento de un componente templado y revenido no equivale a repetir el tratamiento original, a menos que se hayan cualificado el ciclo térmico completo, la atmósfera, la velocidad de enfriamiento y la respuesta al revenido. En el caso de un acero de endurecimiento por precipitación, para herramientas, para resortes o para rodamientos, la corrección requerida puede implicar una recalificación completa en lugar de un tratamiento superficial local.

La pérdida de carbono también modifica la microestructura antes de retirar material. Una región descarburada puede contener ferrita donde el tratamiento previsto produciría perlita, bainita o martensita. El rectificado de esa región no revierte los cambios dimensionales, la descarburación situada bajo una característica inaccesible ni una condición de tratamiento térmico que se haya excedido durante el procesamiento. Tampoco demuestra que el acero restante tenga la dureza del núcleo, la profundidad de capa, la tenacidad o el estado de tensiones residuales especificados.

La temperatura por sí sola no puede predecir el resultado. Un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, determinó que el espesor de la ferrita descarburada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. Este comportamiento no monotónico refleja los efectos contrapuestos de la difusión y la oxidación. Por tanto, los registros de la atmósfera son importantes. Linde informa de que el vapor de agua en atmósferas de N2/H2 provoca descarburación y cita un contenido de hidrógeno inferior al 5 % como directriz experimental para limitar las velocidades de carburación y descarburación en condiciones de sinterización especificadas; ese valor no constituye una regla universal para hornos.

La aceptación debe derivarse de la especificación aplicable del producto, del plano, de la norma de tratamiento térmico o del requisito contractual. No existe una única profundidad de descarburación válida para todos los tipos de acero o componentes. El documento de control puede especificar la descarburación total, parcial o ferrítica, un perfil de dureza, un límite de carbono, un requisito específico para una ubicación determinada o ningún límite porque el mecanizado posterior elimina la zona. Si el requisito no está definido, la disposición de ingeniería debe basarse en pruebas medidas y en un análisis del servicio, no en una sobremedida supuesta para toda la industria.

### Efectos sobre la fatiga, el desgaste, la resistencia y la vida útil del componente

La fatiga suele ser el modo de fallo más sensible, porque las grietas se inician en las superficies o cerca de ellas, donde interactúan las tensiones cíclicas de tracción, la rugosidad, las inclusiones, las entalladuras y las tensiones residuales. Una capa descarburada puede reducir la dureza superficial y el límite elástico, aumentar la deformación plástica local y alterar el gradiente de dureza bajo la superficie. En flexión o torsión, esa capa puede encontrarse exactamente donde la tensión alternante es máxima. Su retirada puede restablecer el comportamiento frente a la fatiga solo si la geometría final, el acabado superficial, las tensiones residuales y la microestructura subsuperficial siguen siendo aceptables.

El comportamiento frente al desgaste depende de la presión de contacto, de las condiciones de deslizamiento o rodadura, de la lubricación y del perfil de dureza. Una capa ferrítica blanda en el flanco de un engranaje, una leva, un carril, el muñón de un eje o una pista de rodamiento puede deformarse, embadurnarse, griparse o desgastarse rápidamente. En el contacto de rodadura, la transición entre una zona superficial blanda y un material más duro puede concentrar la deformación y favorecer la formación de picaduras o el desconchado. Un componente puede superar un ensayo de tracción y, aun así, fallar prematuramente en servicio porque su superficie de contacto carece de la capa endurecida especificada.

Las consecuencias sobre la resistencia estática dependen de la pérdida de sección y de la ubicación del defecto. En una sección grande sometida a bajas tensiones, una zona superficial poco profunda puede tener escaso efecto sobre la resistencia última a la tracción. En un alambre de resorte pequeño, una pieza de pared delgada, un radio de acuerdo agudo o el pie de un diente sometido a una carga elevada, la misma profundidad puede consumir una fracción significativa de la sección resistente. La reducción del carbono puede disminuir localmente la dureza y la resistencia, mientras que el rectificado puede reducir aún más la sección neta. Un cambio geométrico que parezca pequeño desde el punto de vista dimensional puede aumentar considerablemente la concentración de tensiones.

Por tanto, la vida útil del componente no puede inferirse únicamente de la profundidad de descarburación. Son importantes el tipo de acero, el contenido de carbono, la templabilidad de la aleación, la profundidad afectada, el gradiente de dureza, la tensión superficial, el modo de carga, la relación de tensiones, la severidad de la entalladura, las tensiones residuales, el entorno y la sensibilidad de la inspección. La disposición correcta puede consistir en aceptar, retirar material y volver a inspeccionar, reprocesar mediante un tratamiento térmico cualificado, reclasificar o rechazar. La decisión debe indicar qué condición se midió, qué requisito es aplicable, cuánto material se retiró y qué pruebas demuestran que el componente restante —no solo su apariencia— puede funcionar durante la vida útil prevista.

## Flujo de investigación y elaboración de informes basado en normas

La descarburización debe investigarse como una cuestión de conformidad, no como una impresión visual. Una capa de cascarilla oscura, una banda ferrítica, una disminución de la dureza y un gradiente de carbono medido son observaciones relacionadas, pero no son resultados intercambiables. La investigación debe vincular el requisito del producto, la superficie original, el método de examen, la exposición térmica y la atmósfera del horno.

ISO 3887:2023, *Aceros — Determinación de la profundidad de descarburización*, especifica tres métodos para medir la profundidad de descarburización en productos de acero. ASTM E1077-14(2021), *Métodos de ensayo estándar para estimar la profundidad de descarburización de probetas de acero*, contempla procedimientos de cribado, examen microscópico, microdureza por microindentación y análisis químico. SAE J419\_201801, *Métodos de medición de la descarburización*, establece prácticas recomendadas de examen microscópico, dureza y análisis químico para materiales ferrosos. Estos documentos proporcionan métodos; por sí solos, no determinan si una colada, barra, pieza forjada, chapa o componente terminado en particular es aceptable.

### Definir la cuestión y el requisito de aceptación aplicable

Comience indicando qué debe decidirse. Entre las posibles cuestiones se incluyen:

- ¿El material está totalmente descarburizado, parcialmente descarburizado o libre de descarburización medible?
- ¿Cuál es la profundidad máxima admisible desde la superficie original?
- ¿El requisito se aplica a una superficie, a todas las superficies, a una longitud de muestreo especificada o a todo el lote?
- ¿El límite se expresa como una distancia, una concentración de carbono, un cambio de dureza, un límite metalográfico o una sobremedida de mecanizado permitida?
- ¿El requisito se refiere al producto suministrado o al componente terminado después del rectificado, torneado, granallado u otra eliminación superficial?

La respuesta debe proceder de la especificación de compra aplicable, la norma de producto, el plano, la especificación del tratamiento térmico o el documento de aceptación del cliente. Registre la designación exacta y su revisión. Por ejemplo, identifique un material como **AISI/SAE 1045** únicamente cuando dicha designación esté respaldada por los registros del material, e identifique por separado la norma de producto, como **ASTM A29/A29M**, cuando esta rija la barra. No sustituya un grado especificado por otro grado nominal de carbono similar. **SAE J403 Grade 1045**, una especificación de producto de ASTM y una designación interna de grado pueden tener composiciones químicas relacionadas, pero disposiciones diferentes de muestreo, procesamiento o aceptación.

La investigación también necesita una definición de «profundidad». La profundidad de descarburización total puede terminar donde han desaparecido las fases ricas en carbono; la profundidad de descarburización parcial puede extenderse hasta el punto en que el nivel de carbono o la microestructura regresan a los valores del núcleo no afectado. Un perfil de dureza puede mostrar una transición sin demostrar el perfil exacto de carbono. Por el contrario, un perfil químico puede identificar una pérdida de carbono, mientras que una superficie transformada o revenida hace menos evidente el límite microestructural.

Redacte la regla de aceptación antes de examinar la probeta. Si el requisito establece «máximo 0,25 mm de descarburización parcial», el informe no debe sustituirlo por un valor medio, una estimación visual o el punto más profundo encontrado en una sección con una orientación diferente. Si no existe un criterio de aceptación, informe de la condición medida e identifique la regla de decisión que falta, en lugar de declarar aceptable el material.

### Seleccionar y documentar el método de examen

Conserve la superficie original durante el muestreo. Marque la superficie antes del corte, evite el rectificado o el contacto con abrasivos que puedan eliminar la capa afectada y registre si había cascarilla, oxidación, recubrimiento metálico, revestimiento, residuos de granallado o daños de mecanizado. Una probeta tomada después de un acondicionamiento superficial no puede establecer la profundidad original de descarburización, a menos que la sobremedida eliminada sea conocida y esté documentada.

La ubicación y la orientación del muestreo son importantes. En barras, alambres, tubos, chapas y piezas forjadas, identifique el eje del producto, la sección transversal o longitudinal, la superficie exterior o interior, la esquina, el borde y la distancia desde el extremo. Incluya ubicaciones que probablemente hayan experimentado una exposición diferente en el horno, como las caras superior e inferior, las esquinas redondeadas, los extremos o las zonas protegidas por los dispositivos de sujeción. Cuando la reclamación se refiera a un defecto localizado, tome una muestra que atraviese la ubicación indicada y conserve, si es posible, una ubicación de comparación cercana no afectada. Registre el número de probetas y el motivo por el que se seleccionó cada ubicación.

Elija el método en función de la cuestión y del nivel de solidez requerido para la decisión. ISO 3887:2023 proporciona tres enfoques de medición; el enfoque seleccionado, la edición y la cláusula aplicable deben aparecer en el informe. ASTM E1077-14(2021) permite el cribado, el examen microscópico, el examen de microdureza por microindentación y el análisis químico. El cribado es útil para localizar regiones sospechosas, pero no debe presentarse como un resultado arbitral cuando el límite de aceptación está próximo al valor medido. ASTM E1077-14(2021) designa el análisis cuantitativo riguroso o lineal como el enfoque arbitral en caso de controversia.

La microscopía suele ser el primer método cuantitativo más práctico. Prepare una sección perpendicular a la superficie, conserve el borde e indique la secuencia de corte, montaje, desbaste, pulido y ataque químico. Identifique el reactivo de ataque y el aumento de examen. El operador debe definir el criterio del límite antes de medir: desaparición de la perlita u otros constituyentes ricos en carbono, cambio en la morfología de la ferrita, un umbral de imagen especificado u otro criterio exigido por la norma seleccionada. Informe si el resultado representa la descarburización total, la descarburización parcial o ambas.

La microdureza por microindentación proporciona un perfil, no un análisis directo del carbono. Indique el tipo de penetrador, la fuerza de ensayo, el espaciado, la distancia desde la superficie, la orientación del recorrido, el estado de calibración y la regla utilizada para identificar la transición. Las indentaciones colocadas demasiado cerca del borde, demasiado próximas entre sí o sobre un límite microestructural pronunciado pueden distorsionar el resultado. La dureza también se ve afectada por el tamaño de grano, la transformación de fase, el revenido, las tensiones residuales y la austenita retenida; por ello, una disminución de la dureza debe correlacionarse con la microscopía.

El análisis químico puede ser necesario cuando la controversia se refiere a la concentración de carbono y no a un límite visible. Indique la técnica, el incremento de muestreo, el área o la masa analizada, la resolución en profundidad, el material de calibración, el límite de detección y si el resultado es puntual, un promedio de capa o un perfil reconstruido. Un gradiente de carbono medido mediante capas gruesas no puede respaldar una determinación precisa de la profundidad.

Los registros de calibración y preparación forman parte del resultado. Registre la identificación del instrumento, la fecha de calibración, los patrones de referencia, la verificación del aumento, la verificación de la dureza, el analista y la incertidumbre de medición o la repetibilidad. Mida varios campos o recorridos cuando la norma y el plan de aceptación lo permitan, e informe de los valores individuales, la media, el intervalo y el máximo cuando cada uno tenga una importancia decisoria diferente.

### Vincular los registros del horno con la evidencia metalúrgica

Una zona superficial medida es una evidencia de la condición final del material, no una explicación completa de su origen. Revise todo el historial térmico: identificación del horno, número de colada, patrón de carga, velocidad de calentamiento, temperatura de austenización o sinterización, tiempo de mantenimiento, tiempo de transferencia, condiciones de enfriamiento y cualquier operación de recalentamiento o normalizado. Relacione la identidad de la probeta con el registro del horno y el registro de trazabilidad del producto. Un registro del horno correspondiente a la fecha correcta, pero a la colada equivocada, no constituye evidencia de respaldo.

Los datos de la atmósfera deben interpretarse junto con la temperatura y el tiempo. ASM, en *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating*, identifica la concentración de vapor de agua, la concentración de dióxido de carbono y la presión parcial de oxígeno como variables utilizadas para controlar el potencial de carbono del horno y evitar la descarburización. El *2704CP Handbook supplement* de Eurotherm describe la inferencia habitual del potencial de carbono a partir de las mediciones de oxígeno de una sonda de zirconia combinadas con la temperatura del horno y el contenido de monóxido de carbono, o a partir de la medición del punto de rocío. Registre los valores reales de los sensores, los eventos de alarma, las comprobaciones de calibración, la recuperación de la sonda, el flujo de gas y las interrupciones conocidas de los sensores; no considere el punto de consigna del controlador como una prueba de la atmósfera existente en la carga.

El mecanismo está acoplado. El carbono se difunde a través del hierro austenítico hacia una superficie donde la actividad del carbono se reduce por reacciones en las que intervienen gases del horno que contienen oxígeno. La cinética de las reacciones superficiales, la distancia de difusión, la temperatura, el tiempo de exposición y el potencial de carbono contribuyen conjuntamente. NIST describe la zona de descarburización como una pérdida de carbono y de fases ricas en carbono próxima a la superficie, cuando el carbono superficial reacciona con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono gaseosos. El vapor de agua en atmósferas de N2/H2 también puede causar descarburización; la guía de sinterización de Linde de 2023 informa de una directriz experimental según la cual menos del 5 % de hidrógeno limitó las velocidades de carburización y descarburización en las condiciones indicadas, pero no constituye una regla universal para hornos.

La temperatura por sí sola no puede explicar todos los resultados. Un estudio de 2021 publicado en *Journal of Materials Research and Technology* sobre acero para resortes Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn, ensayado entre 700 y 1000 °C, constató que el espesor de ferrita descarburizada aumentaba hasta aproximadamente 800–825 °C y después disminuía. Por tanto, la difusión y la oxidación deben considerarse conjuntamente.

El informe debe contener la identidad de la probeta y de la colada o el lote; el grado y la especificación aplicable; el estado de la superficie original; la ubicación y orientación del muestreo; el horno y el historial térmico; los registros de la atmósfera; la norma y la cláusula del examen; los detalles de preparación; la calibración del instrumento; el recorrido de medición o el perfil químico; las profundidades total y parcial; la incertidumbre, la repetibilidad y las limitaciones; las fotografías o mapas; la comparación con el requisito de aceptación; y la justificación de la disposición.

El flujo de trabajo reproducible es directo: identificar el grado y el historial térmico, preservar la superficie original, seleccionar y documentar las ubicaciones y la orientación, elegir un método ISO, ASTM o SAE, definir los criterios de preparación y medición, comparar el perfil medido con el requisito aplicable y correlacionar el resultado con los registros de atmósfera, temperatura, tiempo y sensores. Solo entonces se debe aceptar el material, someterlo a retrabajo, realizar exámenes adicionales o rechazarlo.

## Referencias

1. \[1\] International Organization for Standardization. [Steels — Determination of the depth of decarburization](https://www.iso.org/standard/86689.html). ISO standard, 2023. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/descarburizaci%C3%B3n-del-acero-causas-medici%C3%B3n-y-control#wiki-cite-ref-1) https://www.iso.org/standard/86689.html
2. \[2\] ASM International. [Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/8/chapter-abstract/106617/Furnace-Atmosphere-Controls-in-Heat-Treating). ASM Handbook, 2013. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/descarburizaci%C3%B3n-del-acero-causas-medici%C3%B3n-y-control#wiki-cite-ref-2) https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/8/chapter-abstract/106617/Furnace-Atmosphere-Controls-in-Heat-Treating
3. \[3\] Linde. [Sintering of steels](https://static.prd.echannel.linde.com/wcsstore/EE_REN_Industrial_Gas_Store/pdf/Sintering-of-steels-brochure-EN.pdf). Linde technical guidance, 2023. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/descarburizaci%C3%B3n-del-acero-causas-medici%C3%B3n-y-control#wiki-cite-ref-3) https://static.prd.echannel.linde.com/wcsstore/EE\_REN\_Industrial\_Gas\_Store/pdf/Sintering-of-steels-brochure-EN.pdf
4. \[4\] ASTM International. [Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM standard, 2021. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/descarburizaci%C3%B3n-del-acero-causas-medici%C3%B3n-y-control#wiki-cite-ref-4) https://store.astm.org/e1077-14r21.html
5. \[5\] ASTM International. [Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM standard, 2021. [](/es/wiki/tratamiento-t%C3%A9rmico/descarburizaci%C3%B3n-del-acero-causas-medici%C3%B3n-y-control#wiki-cite-ref-5) https://store.astm.org/e1077-14r21.html

 **De un vistazo**

Fenómeno principal

Pérdida de carbono o de fases ricas en carbono cerca de la superficie

Región afectada

Zona descarburada

Productos gaseosos comunes

CO y CO₂

Factores principales de control

Actividad del carbono, química de la atmósfera, difusión, temperatura, tiempo y método de ensayo

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