tratamientos termoquimicos
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Secretaria de Educación Pública
Dirección General de Institutos Tecnológicos
Instituto Tecnológico de Veracruz
Ingeniería Mecatrónica
Procesos de Fabricación
Unidad 6 Tratamientos Termoquímicos
13:00hrs-14:00hrs
E11020256 Alejandre Rivera Jesús Enrique
E10020424 Rodríguez Cardeña José Rafael
E11020317 Velázquez Cobos Luis Gerardo
E11020514 Mejía del Moral Jesús Armando
11 de mayo de 2012
Méndez Bautista Jerónimo
11 de mayo de 2012
OBJETIVO
ESTA INVESTIGACIÓN TIENE COMO FINALIDAD
OTORGAR AL LECTOR UNA SERIE DE INFORMACIÓN
GENERAL ACERCA DE LOS DIVERSOS TRATAMIENTOS
TÉRMICOS APLICABLES A LOSMATERIALES EN BASE AL
HIERRO, ASÍ COMO LA FORMA EN QUE ESTOS SE
LOGRAN, LAS CUALIDADES QUE LE OTORGAN AL
MATERIAL Y LAS APLICACIONES PRÁCTICAS QUE ESTOS
TIENEN.
INTRODUCCION
EN ESTE TRABAJO TRATAREMOS DE EXPLICAR LOS
TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y SU APLICACIÓN, PERO TAL
VEZ USTED SE PREGUNTE ¿QUÉ ES UN TRATAMIENTO
TÉRMICO?, A CONTINUACIÓN SE EXPLICARA QUE ES.
EL CAMBIO O MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE
UN MATERIAL CON CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO
CONTROLADO SE DENOMINA TRATAMIENTO TÉRMICO Y
ES UN TÉRMINO GENÉRICO QUE INCLUYE LOS PROCESOS
DE REBLANDECIMIENTO, ENDURECIMIENTO Y
TRATAMIENTO DE SUPERFICIES. EL ENDURECIMIENTO
ABARCA PROCESOS COMO TEMPLADO DE MARTENSITA,
TEMPLADO DE AUSTENITA Y ENDURECIMIENTO. ENTRE
LOS PROCESOS PARA TRATAMIENTO DE SUPERFICIE SE
CUENTAN NITRURACIÓN, CIANURACIÓN, CARBURACIÓN
Y ENDURECIMIENTO POR INDUCCIÓN A LA FLAMA.
ESTOS PROCESOS SE EFECTÚAN PARA AUMENTAR LA
RESISTENCIA Y DUREZA, MEJORAR LA DUCTILIDAD,
CAMBIAR EL TAMAÑO DE GRANOS Y COMPOSICIÓN
QUÍMICA, MEJORAR LA FACILIDAD DE TRABAJO,
LIBERAR ESFUERZOS, ENDURECER HERRAMIENTAS Y
MODIFICAR LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS Y
MAGNÉTICAS DE LOS MATERIALES. COMO TODOS ESTOS
PROCESOS IMPLICAN CAMBIOS O MODIFICACIONES EN
LA ESTRUCTURA DEL MATERIAL, SE NECESITAN
CONOCIMIENTOS DE METALURGIA O DE FÍSICO-QUÍMICA
PARA CONOCERLOS A FONDO. POR TANTO, SOLO SE
DESCRIBIRÁN LOS ASPECTOS SENCILLOS DE ESTOS
PROCESOS. (KAZANAS, 1983)
CEMENTACIÓN
DEFINICIÓN
LA CEMENTACIÓN ES UN TRATAMIENTO TERMOQUÍMICO
QUE SE APLICA EN PIEZAS DE ACERO. EL PROCESO
APORTA CARBONO A LA SUPERFICIE MEDIANTE
DIFUSIÓN, QUE SE IMPREGNA MODIFICANDO SU
COMPOSICIÓN.
OBJETIVO DEL PROCESO
LA FINALIDAD PRINCIPAL QUE SE PERSIGUE MEDIANTE
LA INCORPORACIÓN DE CARBONO Y EL TEMPLE
POSTERIOR ES OBTENERLA
DUREZA SUPERFICIAL ELEVADA
GRAN RESISTENCIA AL DESGASTE
NÚCLEO RESISTENTE, DÚCTIL O TENAZ, DE
ACUERDO CON LOS REQUERIMIENTOS DEL USO
ELEVACIÓN DE LÍMITE DE FATIGA
METALES, ALEACIONES, PROCEDIMIENTO, SOLUCIONES
DE LOS BAÑOS ELECTROLÍTICOS Y TEMPERATURAS
USADAS EN EL PROCESO
ACEROS DE CEMENTACIÓN
SON APROPIADOS PARA CEMENTACIÓN LOS ACEROS DE
BAJO CONTENIDO DE CARBONO. EL CROMO ACELERA LA
VELOCIDAD DE PENETRACIÓN DEL CARBONO. LOS
ACEROS AL CROMO NÍQUEL TIENEN BUENAS
CUALIDADES MECÁNICAS Y RESPONDEN MUY BIEN A
ESTE PROCESO. UNA CONCENTRACIÓN DE NÍQUEL POR
ENCIMA DEL 5% RETARDA EL PROCESO DE
CEMENTACIÓN.
SEGÚN SEAN LOS REQUISITOS DE DUREZA Y
RESISTENCIA MECÁNICA EXISTEN VARIOS TIPOS DE
ACEROS ADECUADOS PARA RECIBIR EL TRATAMIENTO
DE CEMENTACIÓN Y POSTERIOR TRATAMIENTO
TÉRMICO.
TIPOS DE ACEROS PARA CEMENTACIÓN
ACEROS PARA CEMENTACIÓN AL CARBONO:
CEMENTACIÓN A 900 ºC - 950 ºC, PRIMER TEMPLE
A 880 ºC - 910 ºC EN AGUA O ACEITE, SEGUNDO
TEMPLE A 740 ºC - 770 ºC EN AGUA. REVENIDO A
200 ºC COMO MÁXIMO.
APLICACIONES: PIEZAS POCO CARGADAS Y DE ESPESOR
REDUCIDO, DE POCA RESPONSABILIDAD Y ESCASA
TENACIDAD EN EL NÚCLEO.
ACEROS PARA CEMENTACIÓN AL CR-NI DE 125
KGF/MM2: TIENE EN SU COMPOSICIÓN UN 1% DE
CR Y UN 4,15% DE NI. CEMENTACIÓN A 850 ºC -
900 ºC, PRIMER TEMPLE A 900 ºC - 830 ºC EN
ACEITE, SEGUNDO TEMPLE A 740 ºC - 780 ºC EN
ACEITE. REVENIDO A 200 ºC COMO MÁXIMO.
APLICACIONES: PIEZAS DE GRAN RESISTENCIA EN EL
NÚCLEO Y BUENA TENACIDAD. ELEMENTOS DE
MÁQUINAS Y MOTORES. ENGRANAJES, LEVAS, ETC.
ACEROS PARA CEMENTACIÓN AL CROMO DE 95
KGF/MM2: TIENE EN SU COMPOSICIÓN UN 1,15%
DE CR Y UN 0,20% DE MO. CEMENTACIÓN A 890
ºC - 940 ºC, PRIMER TEMPLE A 870 ºC - 900 ºC EN
ACEITE, SEGUNDO TEMPLE A 790 ºC - 820 ºC EN
ACEITE. REVENIDO A 200 ºC COMO MÁXIMO.
APLICACIONES: PIEZAS PARA AUTOMÓVILES Y
MAQUINARIA DE GRAN DUREZA SUPERFICIAL Y NÚCLEO
RESISTENTE. PIEZAS QUE SUFRAN GRAN DESGASTE Y
TRANSMITAN ESFUERZOS ELEVADOS. ENGRANAJES,
LEVAS, ETC.
ACEROS PARA CEMENTACIÓN AL CR-NI-MO DE
135 KGF/MM2: TIENE EN SU COMPOSICIÓN UN
0,65% DE CR, UN 4% DE NI Y UN 0,25% DE MO.
CEMENTACIÓN A 880 ºC - 930 ºC, PRIMER TEMPLE
A 830 ºC - 860 ºC CON AIRE O ACEITE, SEGUNDO
TEMPLE A 740 ºC - 770 ºC CON ACEITE.
REVENIDO A 200 ºC COMO MÁXIMO.
APLICACIONES: PIEZAS DE GRANDES DIMENSIONES DE
ALTA RESISTENCIA Y DUREZA SUPERFICIAL. MÁQUINAS
Y MOTORES DE MÁXIMA RESPONSABILIDAD, RUEDAS
DENTADAS, ETC.
OPERACIONES BÁSICAS
LA CEMENTACIÓN TIENE POR OBJETO ENDURECER LA
SUPERFICIE DE UNA PIEZA SIN MODIFICAR SU NÚCLEO,
ORIGINANDO UNA PIEZA FORMADA POR DOS
MATERIALES: LA DEL NÚCLEO DE ACERO (CON BAJO
ÍNDICE DE CARBONO) TENAZ Y RESISTENTE A LA
FATIGA, Y LA PARTE DE LA SUPERFICIE (DE ACERO CON
MAYOR CONCENTRACIÓN DE CARBONO) L 0,2% DE
CARBONO. CONSISTE EN RECUBRIR LAS PARTES A
CEMENTAR DE UNA MATERIA RICA EN CARBONO,
LLAMADA CEMENTANTE, Y SOMETER LA PIEZA
DURANTE VARIAS HORAS A ALTAS TEMPERATURAS
(TÍPICAMENTE, 900 °C). EN ESTAS CONDICIONES, EL
CARBONO PENETRA EN LA SUPERFICIE QUE RECUBRE A
RAZÓN DE 0,1 A 0,2 MM POR HORA DE TRATAMIENTO.
A LA PIEZA CEMENTADA SE LE DA EL TRATAMIENTO
TÉRMICO CORRESPONDIENTE, TEMPLE Y REVENIDO, Y
CADA UNA DE LAS DOS ZONAS DE LA PIEZA, ADQUIRIRÁ
LAS CUALIDADES QUE CORRESPONDEN A SU
PORCENTAJE DE CARBONO.
LA CEMENTACIÓN SE APLICA EN TODAS AQUELLAS
PIEZAS QUE DEBEN POSEER GRAN RESISTENCIA AL
CHOQUE Y TENACIDAD JUNTO CON UNA GRAN
RESISTENCIA AL DESGASTE, COMO ES EL CASO DE LOS
PIÑONES, LEVAS, EJES, ETC.
MAQUINARIA, EQUIPO Y HERRAMIENTAS USADAS EN EL
PROCESO
NITRURACION
LA NITRURACIÓN ES UN TRATAMIENTO TERMOQUÍMICO
DE ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL POR EL CUAL SE
INCORPORA NITRÓGENO A LA SUPERFICIE DEL ACERO,
COMPUESTO PRINCIPALMENTE POR FASE FERRÍTICA,
MEDIANTE EL CALENTAMIENTO EN UNA ATMÓSFERA DE
AMONÍACO, APLICADO A CIERTOS ACEROS Y
FUNDICIONES. PERMITE OBTENER DUREZAS MUY
ELEVADAS, DE 70 O 72 HRC. LOS ACEROS O FUNDICIONES
NITRURADOS SON SUPERFICIALMENTE MUY DUROS Y
RESISTENTES A LA CORROSIÓN, Y DESPUÉS DE ÉSTE NO
ES NECESARIO REALIZAR NINGÚN OTRO TRATAMIENTO.
. EL TRATAMIENTO DE NITRURACIÓN OCURRE A TRAVÉS
DE DOS MECANISMOS:
• UN PRIMER TRATAMIENTO DE CONVERSIÓN QUÍMICA
SUPERFICIAL, EN EL QUE TIENE LUGAR LA FORMACIÓN
DE UNA CAPA COMPUESTA PRINCIPALMENTE POR
NITRUROS DE HIERRO. (FEXNY).
• UN SEGUNDO TRATAMIENTO DE DIFUSIÓN DE
NITRÓGENO COMO SOLUCIÓN SÓLIDA INTERSTICIAL Y
DE COMBINACIÓN CON ALGUNOS ELEMENTOS DE
ALEACIÓN DEL ACERO (CR, AL, V, MO Y TI,
PRINCIPALMENTE) PARA FORMAR NITRUROS FINAMENTE
DISPERSOS, CONDUCIENDO A UN ENDURECIMIENTO
ESTRUCTURAL.
ESTE TRATAMIENTO SUPERFICIAL SE APLICA A ACEROS
ESPECIALES LLAMADOS ACEROS DE NITRURACIÓN CON
UN CONTENIDO EN CARBONO QUE SUELE ESTAR
COMPRENDIDO ENTRE 0,25 Y 0,50% Y CON ELEMENTOS
DE ALEACIÓN COMO CR Y AL, QUE FAVORECEN LA
DIFUSIÓN DEL N, Y MO, QUE ELIMINA LA FRAGILIDAD DE
LA CAPA NITRURADA.
PROCESO Y EQUIPO EMPLEADO
TIPOS DE PROCESOS DE NITRURACIÓN
NITRURACIÓN GASEOSA: LA NITRURACIÓN GASEOSA SE
REALIZA EN HORNOS DE ATMÓSFERA CONTROLADA EN
LOS QUE LA PIEZA SE LLEVA A TEMPERATURAS ENTRE
500 Y 570ºC EN PRESENCIA DE AMONÍACO DISOCIADO.
ESTE PROCESO SE BASA EN LA AFINIDAD QUE TIENE LOS
ELEMENTOS DE ALEACIÓN DEL ACERO POR EL
NITRÓGENO PROCEDENTE DE LA DISOCIACIÓN DEL
AMONÍACO.
NITRURACIÓN EN BAÑO DE SALES: LA NITRURACIÓN EN
BAÑO DE SALES SE REALIZA A LA MISMA TEMPERATURA
QUE LA NITRURACIÓN GASEOSA, ENTRE 500 ºC Y 570ºC.
PARA ELLO SE INTRODUCE LA PIEZA EN UN BAÑO DE
SALES FUNDIDAS COMPUESTO POR CIANUROS (CN-) Y
CIANATOS (CON-).
.
LA NITRURACIÓN PUEDE SER EN HORNO O IÓNICA. EN EL
PRIMER CASO LA PIEZA SE INTRODUCE EN UN HORNO EN
EL QUE SE LLENA LA ATMÓSFERA CON AMONÍACO Y
LUEGO SE CALIENTA A TEMPERATURAS DE
APROXIMADAMENTE 500°C. ESTO HACE QUE EL
AMONÍACO SE DESCOMPONGA EN NITRÓGENO E
HIDRÓGENO; EL HIDRÓGENO SE SEPARA DEL
NITRÓGENO POR DIFERENCIA DE DENSIDAD Y EL
NITRÓGENO, AL ENTRAR EN CONTACTO CON LA
SUPERFICIE DE LA PIEZA, FORMA UN RECUBRIMIENTO
DE NITRURO DE HIERRO.
EN EL CASO DE LA NITRURACIÓN IÓNICA, LAS
MOLÉCULAS DE AMONÍACO SE ROMPEN MEDIANTE LA
APLICACIÓN DE UN CAMPO ELÉCTRICO. ESTO SE LOGRA
SOMETIENDO AL AMONÍACO A UNA DIFERENCIA DE
POTENCIAL DE ENTRE 300 Y 1000 V. LOS IONES DE
NITRÓGENO SE DIRIGEN HACIA EL CÁTODO (QUE
CONSISTE EN LA PIEZA A TRATAR) Y REACIONAN PARA
FORMAR EL NITRURO DE HIERRO, FE2N.
SI BIEN ESTE TRATAMIENTO DA GRAN DUREZA
SUPERFICIAL A LA PIEZA, LA VELOCIDAD DE
PENETRACIÓN ES MUY LENTA, APROXIMADAMENTE 1
MM EN 100 HORAS DE TRATAMIENTO, PERO NO
NECESITA DE TEMPLE POSTERIOR. LAS PARTES DE LA
PIEZA QUE NO SE DESEEN NITRURAR SE DEBEN CUBRIR
CON UN BAÑO DE ESTAÑO-PLOMO AL 50%.
APLICACIONES DE LA NITRURACIÓN
LA NITRURACIÓN SE APLICA PRINCIPALMENTE A PIEZAS
QUE SON SOMETIDAS REGULARMENTE A GRANDES
FUERZAS DE ROZAMIENTO Y DE CARGA, TALES COMO
PISTAS DE RODAMIENTOS, CAMISAS DE CILINDROS,
ÁRBOLES DE LEVAS, ENGRANAJES SIN FIN, ETC. ESTAS
APLICACIONES REQUIEREN QUE LA PIEZAS TENGAN UN
NÚCLEO CON CIERTA PLASTICIDAD, QUE ABSORBA
GOLPES Y VIBRACIONES, Y UNA SUPERFICIE DE GRAN
DUREZA QUE RESISTA LA FRICCIÓN Y EL DESGASTE.
LAS PIEZAS QUE SE HAYAN PASADO POR UN PROCESO DE
NITRURACIÓN SE PUEDEN USAR EN TRABAJOS CON
TEMPERATURAS DE HASTA 500 °C (TEMPERATURA DE
NITRURACIÓN), TEMPERATURA A LA CUAL EL
NITRÓGENO COMIENZA A ESCAPARSE DE LA PIEZA,
ELIMINANDO LOS EFECTOS DE LA NITRURACIÓN Y
DISMINUYENDO LA DUREZA DE LA PIEZA.
ACEROS PARA NITRURACIÓN
NO TODOS LOS ACEROS SON APTOS PARA NITRURAR, YA
QUE EN OCASIONES EL PROCEDIMIENTO PUEDE
RESULTAR CONTRAPRODUCENTE, TALES COMO LOS
ACEROS AL CARBÓN, EN LOS QUE EL NITRÓGENO
PENETRA DEMASIADO RÁPIDO EN LA ESTRUCTURA Y LA
CAPA NITRURADA TIENDE A DESPRENDERSE.
PARA ESTE PROCESO RESULTA CONVENIENTE QUE EN LA
COMPOSICIÓN DE LA ALEACIÓN HAYA UNA CIERTA
CANTIDAD DE ALUMINIO (1% APROXIMADAMENTE).
ALGUNOS EJEMPLOS DE ACEROS APTOS PARA LA
NITRURACIÓN SON:
ACERO PARA NITRURACIÓN AL CR-MO-V DE ALTA
RESISTENCIA: LA COMPOSICIÓN EXTRA DE ESTE
ACERO ES LA SIGUIENTE: 0,32% C, 3,25% CR, 0,40%
MO Y 0,22%V. UNA VEZ TRATADO ALCANZA UNA
RESISTENCIA MECÁNICA DE 120 KG/MM2. LA CAPA
NITRURADA SE ADHIERE MUY BIEN AL NÚCLEO SIN
TEMOR A DESCASCARILLAMIENTO. SE UTILIZA
PARA CONSTRUIR PIEZAS DE GRAN RESISTENCIA Y
ELEVADA DUREZA SUPERFICIAL PARA RESISTIR EL
DESGASTE.
ACERO PARA NITRURACIÓN AL CR-MO-V DE
RESISTENCIA MEDIA: LA COMPOSICIÓN EXTRA DE
ESTE ACERO ES 0,25% C, 3,25%CR, 0,40% MO Y 0,25%
V. TIENE CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
PARECIDOS AL ANTERIOR, SOLAMENTE QUE SU
RESISTENCIA MECÁNICA ES DE 100KG/MM2.
ACERO PARA NITRURACIÓN AL CR-AL-MO DE ALTA
DUREZA: LA COMPOSICIÓN EXTRA DE ESTE ACERO
ES 0,40% C, 1,50% CR, 0,20% MO Y 1% AL. LA CAPA
NITRURADA DE ESTE ACERO PUEDE
DESCASCARILLARSE Y ES DE GRAN FRAGILIDAD. SE
UTILIZA PARA PIEZAS QUE SOPORTEN UNA
RESISTENCIA MEDIA Y LA MAYOR DUREZA
SUPERFICIAL POSIBLE.
ESTE TRATAMIENTO TAMBIÉN ES APLICABLE A
ALGUNOS ACEROS INOXIDABLES, ACEROS AL CROMO-
NÍQUEL Y CIERTAS FUNDICIONES AL ALUMINIO O AL
CROMO.
CIANURADO
DEFINICION, OBJETIVO DEL PROCESO
CONOCIDO TAMBIÉN COMO CARBUBONITRURADO
LÍQUIDO SE UTILIZA PARA TRATAR PIEZAS DE BAJO
CARBONO QUE NO REACCIONA A LOS TRATAMIENTOS
TÉRMICOS CONVENCIONALES.
METALES
ESTA SAL ESTÁ COMPUESTA DE COBALTO (CO), SOCIO
(NA), CARBONO (CN) Y NITRÓGENO (N). EL COBALTO Y
EL NITRÓGENO SON LOS ENCARGADOS DE LA
CARBURACIÓN Y LA NITRURACIÓN RESPECTIVAMENTE.
PROCEDIMIENTO
LA PIEZA SE SUMERGE EN UN BAÑO DE SALES FUNDIDAS
DE CIANURO DE SODIO A UNA TEMPERATURA SUPERIOR
A LA TEMPERATURA CRÍTICA; SE PROCEDE DESPUÉS A
PRACTICAR EL TEMPLADO CON AGUA O EN ACEITE
SOLUCIONES DE BAÑOS ELECTROLITICOS
SE UTILIZAN BAÑOS CON CIANURO, CARBONATO Y
CIANATO SÓDICO.
TEMPERATURAS USADAS EN EL PROCESO
UNA TEMPERATURA SUPERIOR A LA TEMPERATURA
CRÍTICA; SON CALENTADAS A 800–900 ºC EN PRESENCIA
DEL OXÍGENO DEL AIRE.
OPERACIONES BASICAS EN EL PROCESO
LA CIANURACIÓN SE EFECTÚA A UNA TEMPERATURA
JUSTAMENTE POR ENCIMA DE LA CRITICA DEL CORAZÓN
DE LA PIEZA, SE INTRODUCE LA PIEZA EN UNA
SOLUCIÓN QUE GENERALMENTE CONSTA DE CIANURO
DE SODIO CON CLORURO DE SODIO Y CARBONATO DE
SODIO, EL ENFRIAMIENTO SE DA DIRECTAMENTE POR
INMERSIÓN AL SALIR DEL BAÑO DE CIANURO CON ESTO
SE OBTIENE UNA PROFUNDIDAD DE SUPERFICIE
TEMPLADA UNIFORME DE UNOS 0.25 MM EN UN TIEMPO
DE UNA HORA.
VENTAJAS Y LIMITACIONES
VENTAJAS
LA CIANURACIÓN ES UN PROCESO DE ENDURECIMIENTO
SUPERFICIAL RELATIVAMENTE ECONÓMICO PORQUE
PUEDE UTILIZARSE ACEROS AL CARBONO COMUNES. ES
UN PROCESO BASTANTE RÁPIDO UTILIZADO EN
APLICACIONES QUE REQUIEREN UN CAPA DELGADA Y
DURA.
DESVENTAJAS
LA CIANURACIÓN PUEDE SER UN PROCESO RIESGOSO.
LAS SALES DE CIANURO SON VENENOSAS, LOS HUMOS
RESULTANTES PUEDEN SER FATALES SI SON
INHALADOS. EL ÁREA QUE RODEA AL HORNO DEBE
ESTAR MUY BIEN VENTILADO. SE DEBEN TENER
CUIDADOS ESPECIALES DE SEGURIDAD CUANDO SE
MANEJAN MATERIALES CIANURADOS. SI EL LÍQUIDO
DEL BAÑO DE SAL HACE CONTACTO CON UNA HERIDA
ABIERTA, LOS RESULTADOS PUEDEN SER MUY SERIOS.
APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO
FABRICACIÓN DE TORNILLOS, TUERCAS, PERNOS, ENGRANES PEQUEÑOS, DIENTES DE ENGRANES, LEVAS, EXTREMOS DE RIELES, LLANTAS METÁLICAS DE RUEDA, ETC.
CARBONITRURACION
DEFINICION
ES UN TIPO DE TRATAMIENTO TÉRMICO SUPERFICIAL
DEL ACERO, ENGLOBADO DENTRO DE LOS PROCESOS DE
CEMENTACIÓN GASEOSA, EN EL QUE SE SUMINISTRA
CARBONO Y NITRÓGENO A LA SUPERFICIE DE UNA PIEZA
DE ACERO PARA PROPORCIONARLE LAS
CARACTERÍSTICAS DE DUREZA DESEADA.
CONCRETAMENTE ES UN TRATAMIENTO
TERMOQUÍMICO, A MEDIO CAMINO ENTRE LA
CEMENTACIÓN O CARBURACIÓN (ADICIÓN DE
CARBONO) Y LA NITRURACIÓN (ADICIÓN DE
NITRÓGENO).
OBJETIVO
LA CARBONITRURACIÓN, MEDIANTE LA
INCORPORACIÓN SIMULTÁNEA DE CARBONO Y
NITRÓGENO,PUEDE TENER POR OBJETIVOS ALGUNAS DE
LAS FINALIDADES SIGUIENTES:
A) LOGRAR UNA ELEVADA DUREZA SUPERFICIAL, AÚN
MAYOR QUE LA DE CARBURACIÓN.
B) AUMENTAR LA TEMPLABILIDAD DE LA CAPA
PERIFÉRICA, GRACIAS A LA PRESENCIA DELNITRÓGENO.
C) UTILIZAR TEMPERATURAS DE TRATAMIENTO
INFERIORES A LAS DE CARBURIZACIÓN
D) FACTIBILIDAD DE REALIZAR EL TEMPLE DIRECTO
DESDE EL MEDIO CEMENTANTE.
E) MAYOR ECONOMÍA DE COMBUSTIBLE,
MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS Y MENOR COSTO DE
LA PIEZA POR UTILIZAR EN GENERAL ACEROS AL
CARBONO QUE SON MÁS BARATOS.
F) LOGRAR MAYOR RESISTENCIA A LA CORROSIÓN, AL
DESGASTE Y A LA FATIGA, PRESUMIBLEMENTE DEBIDO
A LOS COMPUESTOS FORMADOS SOBRE LA SUPERFICIE
TRATADA
METALES
EL TRATAMIENTO TERMOQUÍMICO EN EL QUE SE
PROMUEVE EL ENRIQUECIMIENTO SUPERFICIAL
SIMULTÁNEO CON CARBONO Y NITRÓGENO EN PIEZAS
DE ACERO, CON EL OBJETIVO DE OBTENER SUPERFICIES
EXTREMADAMENTE DURAS Y UN NÚCLEO TENAZ,
SUMADO A OTRAS PROPIEDADES MECÁNICAS COMO
RESISTENCIA A LA FATIGA, RESISTENCIA AL DESGASTE
Y RESISTENCIA A LA TORSIÓN.
TEMPERATURAS USADAS EN EL PROCESO
LAS TEMPERATURAS A LAS QUE SE SOMETE EL PROCESO
SON INFERIORES A LAS DE LA CEMENTACIÓN. SE SITÚAN
ENTRE LOS 750 Y LOS 850 ºC, DEPENDIENDO DE LA
COMPOSICIÓN DEL ACERO Y DE LAS PROPIEDADES DE
FATIGA DESEADAS. SIN EMBARGO, SE SABE QUE LA
OFERTA DE NITRÓGENO SE REDUCE A MEDIDA QUE
AUMENTA LA TEMPERATURA.
EN VISTA DE ELLO, EL TRATAMIENTO DE
CARBONITRURACIÓN ESTÁ SUBDIVIDIDO EN:
• CARBONITRURACIÓN POR ENCIMA DE A1 (750ºC A
850ºC)
• CARBONITRURACIÓN POR DEBAJO DE A1 (750ºC A
850ºC
VENTAJAS Y LIMITACIONES
A PRINCIPALES VENTAJAS APORTADAS POR EL
NITRÓGENO SON:
-UN AUMENTO DE LA DUREZA SIN LA NECESIDAD DE
REALIZAR CAPAS DE TANTO ESPESOR CON EL CASO DE
LA CEMENTACIÓN. ESTO PERMITE TAMBIÉN QUE EL
TIEMPO DEL PROCESO DE CARBONITRURACIÓN SEA
MENOR.
-UNA DISMINUCIÓN DE LA VELOCIDAD CRITICA DE
ENFRIAMIENTO EN EL PROCESO DE TEMPLE (VELOCIDAD
MÍNIMA DE ENFRIAMIENTO PARA QUE SE PRODUZCA EL
PASO DE AUSTENITA A MARTENSITA). ESTO PERMITE UN
ENFRIAMIENTO MÁS LENTO, Y EN CONSECUENCIA UNA
MENOR DISTORSIÓN DE LA PIEZA. TAMBIÉN PERMITE EL
USO DE ACEROS CON UNA MENOR TEMPLABILIDAD, QUE
AL SER MÁS BARATOS HACEN QUE EL PROCESO SEA MÁS
ECONÓMICO.
-UN AUMENTO DE LA TEMPERATURA DE REVENIDO, LO
QUE PERMITE QUE LAS PIEZAS TRABAJEN A UNA
TEMPERATURA EN SERVICIO MÁS ELEVADA.
EN CUANTO A SUS INCONVENIENTES, EL NITRÓGENO
ESTABILIZA LA AUSTENITA DIFICULTANDO SU PASO
MARTENSITA. A CAUSA DE ELLO SE NECESITARÁN
TEMPERATURAS DE REVENIDO MÁS ALTAS O TIEMPOS
DE PERMANENCIA MAYORES PARA SU
TRANSFORMACIÓN.
APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO
LOS CAMPOS DE APLICACIÓN SON LOS MISMOS QUE EN
EL CASO DE LA CEMENTACIÓN, YA QUE SON PROCESOS
MUY PARECIDOS QUE PROPORCIONAN PIEZAS CON
CARACTERÍSTICAS SIMILARES. BÁSICAMENTE SE APLICA
EN PIEZAS QUE REQUIERAN UNA GRAN DUCTILIDAD Y
TENACIDAD (APORTADAS POR EL NÚCLEO) A LA VEZ
QUE UNA GRAN RESISTENCIA AL DESGASTE (APORTADA
POR LA CAPA EXTERIOR). ALGUNOS EJEMPLOS SON
PIÑONES, CORONAS, EJES, LEVAS, GUÍAS, CHAVETAS,
ETC.
SULFINIZADODEFINICION
EL PROCEDIMIENTO DE NITRU-SULFINIZACION: SU NOMBRE ES UNA DERIVACIÓN DE “NITRUROS, SULFUROS E INAGOTABLE”, SIGNIFICADO QUE CON “NITRUROS Y AZUFRE NO SE GASTA”. DESDE HACE MUCHO TIEMPO SE SOLIA USAR LA “FLOR DE AZUFRE “PARA AMINORAR LA VIRULENCIA DEL ENGRANAMIENTO. AHORA EL AZUFRE ES UN PREVENTIVO: SU UTILIZACIÓN ESTA PREVISTA: SU APLICACIÓN ES DE INTENSIDAD GRADUABLE Y NO SIMPLEMENTE DE SUPERFICIE SINO TAMBIÉN DE
PROFUNDIDAD. SU EFICACIA ES INSOSPECHADA. ACTÚA QUÍMICAMENTE.
PARTÍCULAS DE AZUFRE Y NITRUROS HAN PENETRADO Y ADHERIDO A LAS PAREDES DEL METAL FERROSO. SE HA LOGRADO DOMESTICAR EL AZUFRE, HACERLO DÓCIL, ES DECIR, OBEDIENTE A UN MÉTODO TÉRMICO DANDO NACIMIENTO ASÍ EL PROCESO DE LA “NITRU-SULFINIZACION “.
PROCESO
ES UN TRATAMIENTO TERMOQUÍMICO QUE CONSISTE EN INTRODUCIR UNA PEQUEÑA CAPA SUPERFICIAL DE ALEACIONES DE AZUFRE (S), NITRÓGENO (N) Y CARBONO ©, EN ALEACIONES FÉRREAS Y DE COBRE. LAS PIEZAS A TRATAR SE INTRODUCEN EN BAÑOS DE SALES DE CARBONO, NITRÓGENO Y SODIO EN UN 95% Y DE AZUFRE, NITRÓGENO Y SODIO EN UN 5% CALENTADAS A 560–570 ºC. EN 3 HORAS DE TRATAMIENTO SE PUEDE CONSEGUIR UNA CAPA DE 0,3 MM. HAY QUE TENER EN CUENTA QUE DESPUÉS DE FINALIZADO EL PROCESO, LAS DIMENSIONES DE LAS PIEZAS AUMENTAN LIGERAMENTE.
OBJETIVO DEL PROCESO
CON LA SULFINIZACIÓN SE CONSIGUE MEJORAR LA RESISTENCIA AL DESGASTE, FAVORECER LA LUBRICACIÓN Y EVITAR EL AGARROTAMIENTO. LAS PIEZAS SULFINIZADAS TIENEN UNA DURACIÓN DE 5 A 6 VECES MÁS QUE LAS QUE NO FUERON TRATADAS.
BUENO, INTENTÉ AYUDAR UN POCO, PERO ESTO ES SÓLO EL BOCETO DE MI TRABAJO DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y TERMOQUÍMICOS. CUANDO CONSIGA MÁS MATERIAL Y AMPLIE UN POCO, LO SUBIRÉ A LA WEB PARA PONERLO A DISPOSICIÓN DE TODOS.
METALES, ALEACIONES, PROCEDIMIENTO, SOLUCIONES DE LOS BAÑOS ELECTROLÍTICOS Y TEMPERATURAS USADAS EN EL PROCESO
APLICACIÓN: SE APLICA A TODOS LOS METALES FERROSOS, FUNDICIONES Y ACEROS ALEADOS O NO, COMPRENDIDOS LOS ACEROS “INOXIDABLES”. LA PRESENCIA DE LOS METALES NOBLES EN LAS ALEACIONES FERROSAS FAVORECE EN GENERAL LA NITRU-SULFINIZACIÓN. SE APLICA A TODAS LA PIEZAS TERMINADAS, ES DECIR, DESPUÉS QUE ESTA SE HAYA FABRICADO Y ESTA APTA PARA SU SERVICIO FUNCIONAL.
TRATAMIENTO: ES LA OPERACIÓN DE SUMERGIR LAS PIEZAS EN UN BAÑO APROPIADO Y ESPECIALMENTE PREPARADO, A UNA TEMPERATURA DE 550ºC.
LA PIEZA ASÍ TRATADA NO HA SUFRIDO NINGUNA DEFORMACIÓN” Y HA ADQUIRIDO UNA RESISTENCIA AL DESGASTE QUE PRODUCE LA FRICCION, TAL, QUE JAMAS TRATAMIENTO ALGUNO HA LOGRADO HASTA EL PRESENTE.
ESTO CONSTITUYE UN VERDADERO ACONTECIMIENTO. LA NITRU-SULFINIZACION O NITRURACIÓN AL AZUFRE, NO SOLAMENTE PERMITE OBTENER EXCELENTES RESULTADOS, SINO QUE ADEMÁS, POR PRIMERA VEZ SE OBTIENE UN ROZAMIENTO SIN DESGASTE ENTRE DOS PIEZAS FABRICADAS EXACTAMENTE DEL MISMO MATERIAL Y QUE HAN SOPORTADO UN IDÉNTICO TRATAMIENTO TÉRMICO.
OPERACIONES BÁSICAS EN EL PROCESO
ENTRE LOS OBJETIVOS QUE SE LOGRAN CON EL SULFINIZADO, SE CITAN LOS SIGUIENTES:A)
MEJORAR LA FRICCIÓN, REDUCIENDO EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO.B)
AUMENTAR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA A LA FATIGA, POR EFECTO DE LAMICRODUREZA QUE ORIGINA UNA CAPARAZÓN DURA.C)
ELIMINAR, EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS, EL AGARRE O GRIPADO POR FROTAMIENTO DEMETAL CON METAL EN VIRTUD DE LA AUTOLUBRICACIÓN POR EL AZUFRE.D)
TRATAR PIEZAS RECTIFICADAS SIN NECESIDAD DE UNA OPERACIÓN MECÁNICA O TÉRMICAPOSTERIOR.E)
MEJORAR CONSIDERABLEMENTE LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN. ES NECESARIO, SINEMBARGO, REALIZAR UNA LIMPIEZA MUY CUIDADOSA PARA ELIMINAR TODA TRAZA DE SAL.F)
MEJORAR LA RESISTENCIA AL DESGASTE DEL ACERO RÁPIDO TRATADO, EN PARTICULAS POR LANO ADHERENCIA EN EL ÚTIL, POR FROTAMIENTO DE LA VIRUTA DEL CORTE.G)
MEJORAR LAS CONDICIONES DE TRABAJO DE LOS BRONCES, CUANDO NO TIENEN ALEANTES DEPUNTO DE FUSIÓN INFERIOR A 500ºC
MAQUINARIA, EQUIPO Y HERRAMIENTAS USADAS EN EL PROCESO
VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL PROCESO
TOLERANCIA, NORMAS Y CUALIDADES DEL PROCESO
.LA SULFINIZACIÓN SE REALIZA SUMERGIENDO LAS PIEZAS QUE SE HAN DE TRATAR EN UN BAÑO DECIANURO DE SODIO (95%) Y SULFITO DE SODIO (5%) FUNDIDOS. LAS REACCIONES QUE TIENEN LUGAR SON:
APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO
PARA MEJORAR LA RESISTENCIA LA DESGASTE AL FAVORECER LA
LUBRICACIÓN Y REDUCIR EL ROZAMIENTO. (PARTES DE HERRAMIENTAS SOMETIDAS A
ROZAMIENTO).
BIBLIOGRAFÍA
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