Dentro de los tratamientos térmicos para aceros de ingeniería, el bonificado (temple + revenido) ocupa una posición estratégica por su capacidad para proporcionar un equilibrio óptimo entre resistencia mecánica, dureza y tenacidad.

Para entender mejor el término de “bonificado” primero explicar que, históricamente se ha denominado bonificado al temple y revenido en hornos continuos para piezas de gran serie y temple y revenido para piezas más grandes y unitarias o de series más pequeñas.

Este proceso, ampliamente utilizado en sectores de máxima exigencia como automoción, aeronáutica, energía, maquinaria pesada y oil & gas, permite obtener componentes capaces de trabajar en condiciones extremas sin comprometer su seguridad ni su vida útil.

Su capacidad para transformar profundamente la microestructura del acero —y con ello elevar de forma simultánea la resistencia, la tenacidad y la durabilidad de un componente— lo convierte en la solución de referencia en piezas sometidas a esfuerzos dinámicos continuos, como ejes, cigüeñales, engranajes, árboles de transmisión, bulones o pernos de alta resistencia, los componentes estructurales más exigentes de la industria automotriz, aeronáutica, energética y de maquinaria pesada.

Frente a otros tratamientos térmicos como la cementación, el bonificado ofrece ventajas diferenciales cuando se requiere resistencia homogénea en todo el espesor de la pieza y elevada capacidad de absorción de impactos.

Como líderes en tratamiento térmico en Euskadi y Península Ibérica, en TTT aplicamos el bonificado con la más alta precisión técnica y el control de proceso más riguroso del sector. En este artículo explicamos en detalle en qué consiste este tratamiento térmico, cómo se aplica a componentes industriales específicos y cómo se compara con la cementación, otro de los grandes procesos del endurecimiento del acero.

¿Qué es el bonificado? Fundamento del tratamiento térmico

El bonificado —también conocido como temple seguido de revenido integral— es un tratamiento térmico que actúa sobre el volumen completo de la pieza metálica, transformando su microestructura de forma controlada para lograr un equilibrio óptimo entre resistencia mecánica y tenacidad. A diferencia de los tratamientos superficiales, el bonificado endurece tanto la superficie como el núcleo del componente, lo que lo hace imprescindible en piezas sometidas a esfuerzos dinámicos profundos: tracción, torsión, flexión cíclica y fatiga.

El proceso se desarrolla en tres etapas secuenciales y controladas:

1. Austenización

La pieza se calienta uniformemente en hornos de atmósfera controlada (nitrógeno- metanol) hasta alcanzar la zona austenítica del acero, generalmente entre 840 y 950 °C según el grado de material. Para el 42CrMo4 (EN 10083-3), el rango habitual es 840–880 °C. El tiempo de mantenimiento depende del espesor de la pieza: se aplica aproximadamente 1 minuto por milímetro de sección más un tiempo de homogeneización de 30 minutos para piezas de más de 50 mm. En esta etapa se disuelve la estructura y se forma una austenita homogénea, condición imprescindible para la correcta transformación posterior.

2. Temple

El enfriamiento rápido —a velocidades de entre 200 y 500 °C por segundo en superficie— convierte la austenita en martensita, una microestructura de elevada dureza pero también de gran fragilidad intrínseca. El medio de temple se elige en función del acero y la geometría de la pieza: aceite a 60–80 °C para aceros aleados como el 42CrMo4, con el objetivo de controlar el gradiente térmico y minimizar el riesgo de grietas. Para un eje de 100 mm de diámetro con un acero de alta templabilidad como el 34CrNiMo6, es posible alcanzar martensita completa incluso en el núcleo. La dureza post-temple puede alcanzar 55–62 HRC, aunque las tensiones residuales generadas pueden provocar distorsiones de hasta el 0,5–1 %.

3. Revenido

Inmediatamente después del temple, la pieza se vuelve a calentar a temperaturas de 500–650 °C durante 1 a 2 horas y se enfría al aire. Esta etapa es la que da nombre al proceso de «bonificado» en su conjunto: el revenido «bonifica» la martensita, precipitando carburos finos y aliviando tensiones internas. El resultado es una microestructura de martensita revenida que combina alta resistencia con buena tenacidad. La temperatura de revenido determina el punto de equilibrio entre dureza y tenacidad: como ejemplo, a 400 °C se obtiene mayor dureza con menor ductilidad; a 600 °C se maximiza la tenacidad al impacto, con una ligera reducción de la dureza final.

Aceros para temple y revenido: grados EN y ASTM más utilizados

El temple y revenido se aplica principalmente sobre aceros de bonificación conforme a la norma europea EN 10083-3 (designación «+QT», quenched and tempered) y sus equivalentes ASTM (series A322, A519). Estos aceros presentan contenidos de carbono medios (0,25– 0,55 %) y aleantes como Cr, Mo, Ni que incrementan la templabilidad —es decir, la capacidad de endurecerse en secciones gruesas— y mejoran la tenacidad del revenido.

La siguiente tabla recoge los rangos de propiedades mecánicas típicas post-bonificado para los grados más utilizados en componentes industriales (diámetro de referencia 16–100 mm):

El 42CrMo4 es, con diferencia, el acero de bonificación más utilizado a nivel global. Con templabilidad hasta 200 mm en aceite (diámetro crítico ideal, DII), soporta torsiones de 500 Nm en ejes de transmisión y supera los 10⁷ ciclos en ensayos de fatiga con límites de resistencia por encima de los 400 MPa. El 34CrNiMo6, con adición de níquel para mejorar la tenacidad a baja temperatura, es la elección habitual en aplicaciones aeronáuticas y en motores diésel pesados donde se exige KV > 40 J incluso a –40 °C.

Aplicaciones específicas del temple y revenido en componentes industriales

Sector automotriz: el corazón del motor y la transmisión

El temple y revenido representa la solución de tratamiento térmico dominante en los componentes de mayor responsabilidad mecánica del automóvil. Los cigüeñales de motores diésel y gasolina en 34CrNiMo6 soportan picos de presión de combustión que superan los 200 MPa, con temperaturas de trabajo que afectan continuamente a la resistencia a fatiga. La combinación de Rm > 1.100 MPa y KV > 50 J evita la fractura frágil por impacto incluso en condiciones de arranque en frío. Los fabricantes de primer equipo (OEM) como Ford, Stellantis o BMW especifican para sus cigüeñales vidas de diseño superiores a los 300.000 km.

Los ejes de transmisión —tanto en vehículos de pasajeros como en vehículos industriales — se fabrican habitualmente en 42CrMo4 bonificado, en longitudes de 1 a 3 metros y diámetros entre 50 y 150 mm. La resistencia uniforme en todo el volumen de la pieza previene la fatiga por torsión cíclica, causa principal de fallo en este tipo de componentes. Las bielas exigen la misma lógica: carga combinada de flexión y compresión, con ciclos de trabajo que superan los 10⁶ ciclos en el espacio de un año de operación.

Los tornillos y pernos de alta resistencia (clases 8.8, 10.9 y 12.9 según EN ISO 898) son otro ejemplo paradigmático: el bonificado en acero 42CrMo4 o equivalente ASTM 4140 garantiza Rm entre 800 y 1.200 MPa con ductilidad suficiente para absorber el pretensado sin fluencia, un requisito crítico en culatas de motor y bridas de alta presión.

Sector aeronáutico: cuando el margen de seguridad no existe

Los trenes de aterrizaje son quizás la aplicación más exigente en la que puede aplicarse el temple y revenido. Los aceros 34CrNiMo6 y 30CrNiMo8 —equivalentes a los grados AMS 6414 y AMS 6430 del mercado americano— deben combinar Rm > 1.200 MPa con tenacidad al impacto certificada a –40 °C, en piezas que pueden superar los 500 mm de diámetro de sección. Los procedimientos de temple y revenido para aplicaciones aeronáuticas están sujetos a calificaciones especiales (NADCAP) y requieren trazabilidad completa de cada lote térmico, algo que en TTT gestionamos con total rigor documental.

Maquinaria pesada, energía y Oil & Gas

En excavadoras, grúas y maquinaria de minería, los bulones de articulación, los ejes de motores hidráulicos y los pistones de cilindros trabajan bajo cargas de fatiga severas y a menudo en entornos con impacto y vibración. El temple y revenido en 42CrMo4 ofrece aquí la resistencia a fatiga que ningún otro tratamiento térmico puede igualar en secciones gruesas.

Los árboles de turbinas de vapor y gas en plantas eléctricas soportan velocidades de trabajo de hasta 10.000 rpm con temperaturas de operación que pueden superar los 400 °C. El 34CrNiMo6 templado y revenido mantiene sus propiedades mecánicas a temperatura elevada mejor que los aceros sin alear, gracias a la estabilidad de los carburos de Mo y Cr precipitados durante el revenido.

En el sector de Oil & Gas, los componentes de cabezales de pozo, compresores y válvulas de alta presión se someten a temple y revenido como tratamiento previo a mecanizados de precisión y tratamientos superficiales adicionales (nitruración o recubrimientos PVD), ya que el núcleo bonificado proporciona el soporte mecánico necesario para que las capas superficiales trabajen eficientemente.

Bonificado vs. cementación: dos filosofías del tratamiento térmico

La comparación entre bonificado y cementación es una de las preguntas más frecuentes en ingeniería de materiales aplicada, porque ambos tratamientos térmicos se utilizan en sectores similares pero responden a necesidades radicalmente distintas.

La filosofía del bonificado: resistencia en volumen

El bonificado endurece toda la sección transversal de la pieza. Núcleo y superficie alcanzan propiedades mecánicas similares. Esto lo hace ideal cuando la carga actúa en profundidad: torsión pura en un eje, tracción en un perno, flexión en una biela. La resistencia uniforme también previene la propagación de grietas desde el interior, el modo de fallo más peligroso en componentes cíclicamente cargados.

La filosofía de la cementación: escudo superficial con alma dúctil

La cementación es un tratamiento termoquímico que difunde carbono en la capa superficial de un acero de bajo contenido en carbono (0,1–0,25 % C), generando una superficie de alta dureza (58–62 HRC) con un núcleo que permanece dúctil y tenaz (20–30 HRC). La profundidad de capa tratada varía entre 0,1 y 3 mm, según el tiempo de proceso (4–20 horas a 900 °C) y los requisitos de la aplicación.

Tabla comparativa: bonificado vs. cementación

¿Cuándo elegir cada tratamiento térmico? El bonificado (temple y revenido) es la elección correcta cuando:

La carga actúa en toda la sección de la pieza (torsión, tracción, flexión profunda).

Se requiere tenacidad al impacto certificada a bajas temperaturas.

Las secciones son superiores a 30–40 mm de diámetro.

El componente puede combinarse posteriormente con un tratamiento superficial (nitruración, recubrimientos).

La tolerancia dimensional post-tratamiento es crítica y el rectificado profundo no es viable.

La cementación es la elección correcta cuando:

El desgaste superficial es el principal modo de fallo (engranajes, piñones, levas).

Se necesita máxima dureza superficial (58–62 HRC) con núcleo dúctil para absorber impactos.

La precisión dimensional post-tratamiento se puede recuperar mediante rectificado. El componente trabaja bajo cargas hertzianas de contacto (pitting en engranajes).

En la práctica industrial, ambos tratamientos térmicos se utilizan a menudo en el mismo sistema mecánico. En una caja de cambios, por ejemplo, los engranajes se cementan para maximizar la resistencia al desgaste en el perfil del diente, mientras que el eje central se bonifica para garantizar la rigidez torsional y la resistencia a fatiga del conjunto. Esta combinación optimiza el rendimiento global del sistema sin comprometer ninguna de las propiedades críticas.

Ventajas del bonificado (temple y revenido) frente a otros tratamientos térmicos

Respecto al normalizado o recocido, el bonificado multiplica el límite de fatiga: de los 250– 300 MPa del acero normalizado a los 500–700 MPa del bonificado, con la misma aleación y geometría. Esto significa que una pieza bonificada puede ser dimensionalmente más ligera que su equivalente normalizada y soportar las mismas cargas, con el consiguiente ahorro de material y peso.

Respecto al temple simple sin revenido, el bonificado sacrifica parte de la dureza máxima pero gana tenacidad de forma decisiva. Un acero templado pero no revenido tiene durezas de 58–62 HRC pero elongaciones inferiores al 5 % y energías de impacto Charpy que pueden ser menores de 10 J: inaceptable para cualquier componente dinámico. El revenido eleva esas energías a 35–60 J manteniendo Rm > 900 MPa.

Respecto a la nitruración, el bonificado ofrece endurecimiento en volumen a toda la masa frente al endurecimiento superficial de la nitruración (profundidad máxima 0,5 mm). En componentes gruesos o con cargas profundas, la nitruración sobre un núcleo sin bonificar puede resultar insuficiente. La solución óptima es frecuentemente el bonificado previo seguido de nitruración: el núcleo queda con alta resistencia mecánica y la superficie con extraordinaria dureza y resistencia a la corrosión.

El bonificado o temple y revenido en TTT: tecnología, trazabilidad y confianza

En TTT disponemos de la infraestructura técnica y el equipo humano especializado para ejecutar el bonificado con los más exigentes estándares de calidad, desde pequeñas series de componentes de precisión hasta grandes lotes de piezas industriales. Nuestros hornos de tratamiento térmico permiten un control preciso de la atmósfera, la temperatura y el tiempo en cada etapa del proceso, garantizando la homogeneidad microestructural y la reproducibilidad de las propiedades mecánicas de lote a lote.

Como se ha mencionado anteriormente, históricamente se ha denominado bonificado al temple y revenido en hornos continuos para piezas de gran serie y temple y revenido para piezas más grandes y unitarias o de series más pequeñas.

Nuestra experiencia abarca los sectores más exigentes: en automoción (IATF 16949) le llamamos bonificado al temple y revenido en hornos continuos. En aeronáutica (EN 9100, NADCAP), energía, Oil & Gas y maquinaria industrial hablamos de temple y revenido en hornos de vacío.

Si su componente requiere el tratamiento térmico de bonificado, el equipo técnico de TTT está disponible para evaluar su aplicación específica, recomendar el acero y el ciclo de proceso más adecuados, y garantizar los resultados mecánicos que su proyecto exige.

Conclusión

El bonificado o temple y revenido es el tratamiento térmico de referencia para componentes industriales críticos que deben combinar resistencia mecánica, tenacidad al impacto y resistencia a la fatiga en toda su sección transversal. Frente a la cementación —óptima para el endurecimiento superficial en engranajes y piezas de desgaste—, el bonificado o temple y revenido domina en ejes, cigüeñales, bielas, tornillos y cualquier componente donde la carga actúa en profundidad. La correcta selección del acero (42CrMo4, 34CrNiMo6 u otros grados de la familia EN 10083) y el control preciso del ciclo de austenización, temple y revenido son los factores que determinan si las propiedades mecánicas alcanzadas cumplirán con los requisitos de diseño durante toda la vida útil del componente.

¿Necesita asesoramiento técnico sobre el tratamiento térmico de bonificado (temple y revenido) para sus componentes? Contacte con el equipo de ingeniería de TTT.