tratamientos termoquinicos

7/22/2019 Tratamientos Termoquinicos

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QUE SON LOS TRATAMIENTOSTERMOQUIMICOS?

Son tratamientos trmicos en los que, adems de los

cambios en la estructura del acero, tambin se producencambios en la composicin qumica de la capa

superficial, aadiendo diferentes productos qumicos

hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos

requieren el uso de calentamiento y enfriamiento

controlados en atmsferas especiales.


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EN QUE CONSISTE?

Consiste en enriquecer las capas superficiales de la pieza

de acero con elementos: Carbono (cementacin),Nitrgeno (nitruracin), Carbono y Nitrgeno

(Carbonitruracin o Cianuracin), aluminio (Calorizacin),

cromo (cromado) y otros, para elevar la resistencia al

desgaste, la resistencia a la corrosin y otras propiedades.


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OBJETIVOS:

aumentar ladureza superficial de las

piezas dejando el ncleoms blando y tenaz

disminuir

el rozamiento aumentandoel poder lubrificante

aumentar la resistencia

al desgaste

aumentar la resistenciaa fatiga

aumentar la resistencia ala corrosin


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ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOSTERMOQUIMICOS

La disociacin.

Consiste en la descomposicin de las molculas y la formacin de tomos activos del elemento quedifunde.

La absorcin

Es cuando los tomos del elemento que difunden se ponen en contacto con la superficie de la piezade acero formando enlaces qumicos con los tomos del metal.

La difusin.

Es decir la penetracin del elemento de saturacin hacia la zona interior del metal, al penetrar losque se difunden en la red del disolvente la velocidad de difusin ser ms alta, siempre y cuando enla reaccin se formen disoluciones solidas de sustitucin.


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CLASIFICACION:

Cementacin(carbono)

Nitruracin(Nitrgeno)

CianuracinCarbonitruracin

(Carbono ynitrgeno)

Recubrimientopor cementacin.


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1) CEMENTACION

(CARBURACION).

La cementacin es un tratamiento termoqumico en el que

se aporta carbono a la superficie de una pieza

de acero mediante difusin, modificando su composicin.

La cementacin se utiliza en aceros con bajo contenido en

carbono (0.15-0.20 %C).


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OBJETIVO

La cementacin tiene por objeto endurecer la superficie

de una pieza sin modificacin del ncleo, dando lugar as

a una pieza formada por dos materiales, la del ncleo deacero con bajo ndice de carbono, tenaz y resistente a la

fatiga, y la parte de la superficie, de acero con mayor

concentracin de carbono, ms dura, resistente al

desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una

nica pieza compacta.


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EN QUE CONSISTE LA

CEMENTACION?

Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia

rica en carbono, llamada cementante, y someterla durantevarias horas a altas temperatura (900C).

La pieza as obtenida se le da el tratamiento trmico

correspondiente, temple y revenido, y cada una de las dos

zonas de la pieza, adquirir las cualidades quecorresponden a su porcentaje de carbono.


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En ocasiones se dan dos temples, uno homogneo a toda la

pieza y un segundo temple que endurece la parte exterior.

La cementacin encuentra aplicacin en todas aquellas

piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque ytenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como

es el caso de los piones, levas, ejes, etc.


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CARACTERISTICAS

Endurece la superficie.

No le afecta al corazn de la pieza.

Aumenta el carbono de la superficie

Su temperatura de calentamiento es alrededor de los

900 C.


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1.1 Cementacin en carburantesolido.

Es el procedimiento ms antiguo. En este caso las piezas,

despus de su elaboracin preliminar, se limpianquitndoles el orn, la suciedad y la grasa; los lugares que

no se han de carburar, por ejemplo, la superficie interior del

buln de un pistn, los cuellos de los arboles de levas, se

aslan con un recubrimiento electroltico de cobre de

0,005mm de espesor.


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1.2 Cementacin liquida

Se aplica, como regla, para las piezas pequeas cuando se

requiere una profundidad insignificante de la capa carburada

(0,3-0,5 mm). y se efecta en los baos de sales con la

siguiente composicin: 75-80% de Carbonato de Sodio

(Na2CO3), 10-15% de Cloruro de sodio (NaCl), 6-10% de

Carburo de Silicio (SiC), con calentamiento hasta 820-

850C y permanencia hasta 1 hora.


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1.3 La carburacin gaseosa

Se emplea ampliamente en la construccin de maquinaria

para la produccin en serie y en masa forma de gases.

Esta cementacin se realiza en hornos de mufla de accin

continua y de cuba, calentado hasta 930C durante 6 horas,

aproximadamente, para carburar una capa hasta de 1 mm.

El tratamiento trmico termina con el revenido a 160-180C.


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Horno para cementacin

El proceso de endurecimiento por cementacin se utiliza

para aceros con poco carbono. La pieza se maleabiliza engas endotrmico y de alto contenido de carbono.

El acero calentado a temperaturas de 900C asta 1000

absorbe el carbono del gas en el horno para cementacin.


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Tambin se pueden usar horno rotativos para el

endurecimiento del acero.

Horno para cementacin de acero con tambor rotativo

continuo


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MATERIALES CEMENTADOS.

Porta-herramienta de

zunchar en caliente Candado lnea doble traba a

bolillas arco chico


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2 NITRURACION.

La nitruracin es un tratamiento termoqumico, en el que

se modifica la composicin del acero incorporado nitrgeno

durante el proceso de tratamiento trmico en unaatmosfera rica en nitrgeno.

El objetivo de la nitruracin es el de elevar la dureza,

resistencia al desgaste y resistencia a la corrosin de la

capa superficial de las piezas, saturndolas con nitrgeno.


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ProcedimientoExisten dos procedimientos para la nitruracin: la

nitruracin en horno y la nitruracin inica.

Para la nitruracin en horno se coloca la pieza dentro del

horno, dentro del cual se hace circular amoniaco yposteriormente se calienta a temperaturas de

aproximadamente 500C, lo que provoca que el amonaco

se descomponga en nitrgeno e hidrogeno; el hidrgeno,

se separa del nitrgeno por diferencia de densidad, y elnitrgeno, al entrar en contacto con la superficie de la

pieza, forma un recubrimiento de nitruro de hierro.


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En el caso de la nitruracin inica, las molculas de

amonaco se rompen mediante la aplicacin de un campo

elctrico. Esto se logra sometiendo al amonaco auna diferencia de potencial de entre 300 y 1000 V. Los

iones de nitrgeno se dirigen hacia el ctodo (que consiste

en la pieza a tratar) y reaccionan para formar el nitruro de

hierro (Fe2N).


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AplicacionesLa nitruracin 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, etc.

Estas aplicaciones requieren que las piezas tengan un

ncleo con cierta plasticidad, que absorba golpes y

vibraciones, y una superficie de gran dureza que resista lafriccin y el desgaste.


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Aceros para nitruracin

Para este proceso resulta conveniente que en la

composicin de la aleacin haya una cierta cantidadde aluminio (1% aproximadamente).

Este tratamiento tambin es aplicable a algunos aceros

inoxidables, aceros al cromo-nquel y ciertas fundiciones al

aluminio o al cromo.


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Endurecimiento por nitracin/nitridaciny nitrocarburacin

Durante la nitracin y nitridacin en el horno para nitrar y

horno para nitridar se difunde el nitrgeno en la superficie

del acero a temperaturas entre 500C y 550C. Durante elproceso de enfriamiento se extrae nitrgeno.

En la nitrucarburacin (fase gaseosa) se difunde a partir del

monxido de carbono y del hidrxido de carbono, ademsdel oxgeno, nitrgeno.


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Una vez se haya aplicado el tratamiento completo, el

enfriamiento se har siempre bajo una atmsfera

controlada para evitar la contaminacin superficial u

oxidacin de la pieza.

A aquellas partes de la pieza que no se deban nitrurar se

les da un bao de estao y plomo al 50%, que cubre la

superficie de la pieza aislndola del nitrgeno.


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horno para nitrarhorno para nitrar de

dos etapas


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MATERIALES NITRURADOS.

Varilla de 5mm. de acero

nitrurado

Husillos con hilos

trapezoidal y cuadrado


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3) CIANURACION.

La cianuracin es un tratamiento termoqumico que se da a

los aceros. Cuando se quiere obtener una superficie dura y

resistente al desgaste, esto se logra empleando un bao de

cianuro fundido, la cianuracin se puede considerar como

un tratamiento intermedio entre la cementacin y

la nitruracin ya que el endurecimiento se consigue por la

accin combinada del carbono y el nitrgeno a una

temperatura determinada.


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Como se realiza

La cianuracin se efecta a una temperatura justamente por

encima de la critica del corazn de la pieza, se introduce la

pieza en una solucin que generalmente consta de cianuro

de sodio con cloruro de sodio y carbonato de sodio, el

enfriamiento se da directamente por inmersin al salir del

bao de cianuro con esto se obtiene una profundidad de

superficie templada uniforme de unos 0.25 mm en un tiempode una hora.


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La cianuracin liquida de las piezas se realizan a 820-

870C con permanencia hasta 1 hora en un bao de

cianuro que contiene una mezcla de sales,

aproximadamente de la siguiente composicin: 45% deCianuro de Sodio (NaCN), 35% de Carbonato de Sodio

(Na2CO3), 20% de Cloruro de Sodio (NaCl).

Despus de la cianuracin las piezas se enfran hasta la

temperatura ptima del temple y se templan en agua oaceite segn el tipo de acero. Despus del temple se

efecta el revenido a 160-180C.


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La carburacin gaseosa es la saturacin de la capa

superficial de las piezas con carbono y nitrgeno en un

medio gaseoso compuesto de 70-80% de gas cementante y

20-30% de amoniaco y calentamiento hasta 850-900C. Laduracin del proceso para lograr una capa de 0,3-0,5 mm de

profundidad es de 3 horas; para 0,5-0,7 mm de profundidad,

6 horas; y para 0,7-0,9 mm de profundidad, 8 horas. Una vez

carbonitruradas las piezas se someten al temple y revenido.


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Se entiende por carbonitruracin, el tratamiento

termoqumico en el que se promueve el enriquecimiento

superficial simultneo con carbono y nitrgeno en piezas

de acero, con el objetivo de obtener superficies

extremadamente duras y un ncleo tenaz, sumado a

otras propiedades mecnicas como resistencia a la

fatiga, resistencia al desgaste y resistencia a la torsin.

4) CARBONITRURACION


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La carbonitruracion puede considerarse como un caso

particular de la cementacin donde la adicin de nitrgeno:

-acelera la difusin de carbono

-disminuye la velocidad critica de temple y as reducir las

deformaciones de temple


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Endurecimiento por carbonitruracin ycarbonitruracin a baja temperatura

Cuando el proceso se produce a temperaturas entre 650C

hasta 770C, puede difundirse el nitrgeno muy bien y

despus del enfriamiento rpido se forma una capa de

nitridos y carbidos sobre la capa de martenstica con

contenido de nitrgeno. En la carbonitruracin sobre 770C

hasta 930C no se forma esa capa sobre la superficie,

porque el carbono se puede difundir mejor.


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El nitrgeno estabiliza la fase austenita y posibilita as un

enfriamiento del material ms suave con una dureza ms

alta. Sin embargo, el espesor de la capa endurecida es

menor que en la cementacin y el cambio hacia el material

interno es ms fuerte.

Al igual que en la cementacin, el acero se enfra

rpidamente y luego se vuelve a calentar en la fasegaseosa despus de la maleabilizacin.


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Horno para carbonitrar, horno

para carbonitrar a bajas

temperaturas

Horno para carbonitar a

bajas temperaturas con

enfriamiento rpido en

lquido en vaco


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MATERIALES CARBONITRADOS

Tornillos drywall Turbinas, hlices


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5 RECUBRIMIETO PORCEMENTACION.

Para impartir a la capa superficial de las piezas una gran

resistencia a la formacin de orn, resistencia al calor,

resistencia a la corrosin, dureza y resistencia al desgaste,

se aplica la saturacin o recubrimiento de la capa superficial

de la pieza con distintos metales: aluminio, cromo, silicio y

otros. En estos casos el tratamiento termoqumico se

denomina recubrimiento por cementacin.


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La calorizacin, tcnica tambin denominada

aluminazacin, es una cementacin del acero al carbono a

base de aluminio. Tiene por finalidad aumentar la

resistencia a la corrosin del acero a elevadas

temperaturas.

Suele aplicar a los depsitos de combustible de los

generadores de gas, a las fundas de los termopares, a lascucharas de colada de los metales fundidos, a las vlvulas

y a otras piezas que trabajan a altas temperaturas.

4.1 Calorizacin.


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se lleva a cabo introduciendo las piezas en cajas cerradas, dentro de

las cuales se suele introducir en forma pulverizada,

A su vez, dichas cajas permanecen dentro de un horno a 950-1000C durante 4-15 horas.

La calorizacinen medio solido

se realiza sumergiendo la pieza a proteger en un bao de aluminio alque se le ha aadido cloruro de aluminio.

La calorizacinliquida

se consigue introduciendo las piezas a calorizar en un recipientecerrado en presencia de cloruro de aluminio en fase gaseosa.

La calorizacingaseosa


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4.2 Cromizacin

Se puede realizar en medios solido, liquido o gaseoso que

contengan cloruro de cromo (CrCl2). Corrientemente, el

proceso se efecta a la temperatura de 900-1000

C y con

permanencia a esta temperatura unas 10-12 horas.

El cromado por difusin eleva la resistencia a la corrosin,

resistencia a la formacin de orn, aumenta la dureza y

resistencia al desgaste de las piezas de acero y fundicin.


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Taburetes y mesas base acero cromado

MATERIALES CROMADOS


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4.3 SilicacinEl proceso de saturacin de la capa superior de la pieza

con silicio, se puede efectuar en medios solido, lquido y

gaseoso que contengan cloruro de silicio (SiCl4). La

silicacin en medio gaseoso a 1050C durante 2 horas, da

una profundidad de la capa saturada hasta 1 mm.

La silicacin eleva la resistencia a la corrosin en distintos

medios: agua de mar, cidos ntricos, sulfrico clorhdrico.

En este caso aumenta tambin consideradamente laresistencia y a la resistencia al desgaste de las piezas de

acero y fundicin.

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