Criotratamiento de cuchillas

El tratamiento térmico del acero con nitrógeno líquido (crioprocesamiento) se ha convertido en una de las principales tendencias en la industria cuchillera durante la última década. Esto se debe principalmente al uso generalizado de aceros en polvo modernos, muchos de los cuales maximizan sus cualidades al emplear esta tecnología.

El criotratamiento permite aumentar la dureza, la resistencia al desgaste y la resistencia mecánica gracias a la transformación de la austenita residual en martensita, además de aumentar la resistencia al impacto y al desgaste de los aceros gracias al aumento de la cantidad de carburos. Por lo tanto, el enfriamiento a temperaturas criogénicas inmediatamente después del temple modifica las propiedades del acero siempre en una dirección específica, ya que excluye el revenido de la martensita. Esto permite obtener una dureza significativamente mayor en el acero templado, prácticamente inalcanzable con otros métodos de tratamiento térmico. Al considerar el enfriamiento del acero en términos de procesos físicos, se observa una aceleración en la obtención de la estructura martensítica en la transición desde el acero austenítico. La martensita posee una alta dureza y un conjunto general de propiedades requeridas para las herramientas de corte. El enfriamiento permite reducir el volumen de austenita en aceros con alto contenido de carbono hasta seis veces. También ayuda a reducir las tensiones residuales que se producen durante el tratamiento térmico.

El criotratamiento se utiliza en la última etapa del tratamiento térmico del acero. Su principal objetivo es el endurecimiento térmico del metal, mediante un cambio dirigido en su estructura y propiedades. Tecnológicamente, este proceso se divide en tres etapas principales:

• enfriamiento del blank a la temperatura deseada;

• mantener el acero en el recipiente durante un tiempo específico a una temperatura específica;

• calentamiento lento a temperatura ambiente;

Para el tratamiento criogénico, se utilizan con mayor frecuencia contenedores con nitrógeno líquido o cámaras especiales de baja temperatura equipadas con un sistema de control electrónico (procesador criogénico). Un procesador criogénico es una unidad que produce enfriamiento a temperaturas inferiores a -150 °C, a un ritmo bastante uniforme y lento. Es necesario evitar un impacto térmico brusco en la pieza brusca, que podría deteriorar la estructura metálica. El primer procesador comercial se desarrolló a finales de la década de 1960. El ciclo total de procesamiento del acero en los crioprocesadores modernos dura aproximadamente 72 horas. Las primeras 24 horas se utilizan para alcanzar la temperatura óptima de la pieza bruta, las siguientes 24 horas para mantenerla a esta temperatura y el tiempo restante para que vuelva lentamente a temperatura ambiente. Existen crioprocesadores que permiten alcanzar temperaturas extremas y que, además del procesamiento criogénico, permiten el templado de metales.  

Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de cuchillos no tienen acceso a estos dispositivos de alta tecnología, limitándose al uso de recipientes especiales. Para ello, se utilizan los llamados "vasos Dewar", diseñados para el almacenamiento a largo plazo de sustancias a temperaturas elevadas o bajas. Estos recipientes mantienen una temperatura constante mediante métodos pasivos, a expensas de un buen aislamiento térmico y de los procesos internos de la sustancia almacenada. Originalmente, el "vaso Dewar" era un matraz de vidrio de doble pared, de cuyo espacio se extraía el aire. En los recipientes modernos, las partes interior y exterior están hechas de aluminio o acero inoxidable. En este caso, los recipientes interior y exterior están conectados por un cuello común. Para reducir la pérdida de calor, el recipiente interior se recubre con un aislamiento térmico adicional. Los "vasos Dewar" modernos presentan bajas pérdidas por evaporación. El tiempo de crioprocesamiento en estos recipientes difiere significativamente del de los crioprocesadores. Normalmente se utiliza una temperatura de aproximadamente -198 °C. El tratamiento en frío comienza inmediatamente después del enfriamiento. La pieza en blanco se mantiene en el recipiente durante 2 horas, luego se necesita aproximadamente el mismo tiempo para enfriarla a temperatura ambiente.

El crioprocesamiento de aceros para cuchillos comenzó a ser utilizado por artesanos hace varias décadas. Mediante experimentos, desarrollaron diferentes métodos para los aceros para cuchillos más populares en aquel momento. En particular, el crioprocesamiento de hojas de acero D2 se utilizó activamente en Estados Unidos. Este método no produjo un aumento significativo de la dureza, pero permitió acelerar el proceso general de tratamiento térmico. Diversos aceros de alta velocidad sometidos a dicho enfriamiento también mostraron resultados similares.

En la era actual, con el uso generalizado de aceros en polvo, el crioprocesamiento se ha popularizado a nivel mundial. Por ejemplo, el acero común S30V aumenta su dureza en aproximadamente 1,5 HRC tras el criotratamiento, conservando todas sus características de rendimiento. Se obtienen resultados similares con el popular acero Elmax. Los aceros en polvo de última generación, los llamados "superaceros", como S390, M398, S125V, etc., ya se someten obligatoriamente al criotratamiento.