Tratamientos Termo-quimicos

¿QUE SON LOS TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS?

Son tratamientos térmicos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales.

¿EN QUE CONSISTE?

Consiste en enriquecer las capas superficiales de la pieza de acero con elementos: Carbono (cementación), Nitrógeno (nitruración), Carbono y Nitrógeno(Carbonitruración o Cianuración), Aluminio (Calorización), Cromo (cromado) y otros, para elevar la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y otras propiedades.

OBJETIVOS:

o Aumentar la disminuir dureza superficial de las piezas dejando el núcleo blando y tenaz

o Disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante

o Aumentar la resistencia al desgaste

o Aumentar la resistencia a la fatiga

o Aumentar la resistencia a la corrosión.

ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS

o La disociación. Consiste en la descomposición de las moléculas y la formación de átomos activos del elemento que difunde.

o La absorción. Es cuando los átomos del elemento que difunden se ponen en contacto con la superficie de la pieza del acero formando enlaces químicos con los átomos del metal.

o La difusión. Es decir la penetración del elemento de saturación hacia la zona interior del metal, al penetrar los que se difunden en la red del disolvente la velocidad de difusión será más alta, siempre y cuando en la reacción se formen disoluciones solidas de sustitución.

CLASIFICACION:

CEMENTACION (CARBURACION).

La cementación es un tratamiento termoquímico en el que se aporta carbono a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición. La cementación se utiliza en aceros con bajo contenido de carbono (0.15-0.20 %C).

La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificación del núcleo, dando lugar asía 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, más dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una única pieza compacta.

La cementación consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someterla durante varias horas a altas temperatura (900°C). La pieza así obtenida 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.

En ocasiones se dan dos temples, uno homogéneo a toda la pieza y un segundo temple que endurece la parte exterior. La cementación encuentra aplicación en todas aquellas piezas que tengan que poseer gran resistencia al choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como es el caso de los piñones, levas, ejes, etc.

Características

•Endurece la superficie.

•No le afecta al corazón de la pieza.

•Aumenta el carbono de la superficie

•Su temperatura de calentamiento es alrededor de los900 ºC.

Cementación en carburante solido. Es el procedimiento más antiguo. En este caso las piezas, después de su elaboración preliminar, se limpian quitándoles el orín, la suciedad y la grasa; los lugares que no se han de carburar, por ejemplo, la superficie interior del bulón de un pistón, los cuellos de los árboles de levas, se aíslan con un recubrimiento electrolítico de cobre de 0,005mm de espesor.

Cementación líquida Se aplica, como regla, para las piezas pequeñas cuando se requiere una profundidad insignificante de la capa carburada (0,3-0,5 mm), y se efectúa en los baños de sales con la siguiente composición: 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°-850°C y permanencia hasta 1 hora.

La carburación gaseosa. Se emplea ampliamente en la construcción de maquinaria para la producción en serie y en masa forma de gases. Esta cementación se realiza en hornos de mufla de acción continua y de cuba, calentado hasta 930°C durante 6 horas, aproximadamente, para carburar una capa hasta de 1 mm. El tratamiento térmico termina con el revenido a 160°-180°C.

Horno para cementación. El proceso de endurecimiento por cementación se utiliza para aceros con poco carbono. La pieza se maleabiliza en gas endotérmico y de alto contenido de carbono. El acero calentado a temperaturas de 900°C asta 1000°absorbe el carbono del gas en el horno para cementación.

NITRURACION.

La nitruración es un tratamiento termoquímico, en el que se modifica la composición del acero incorporado nitrógeno durante el proceso de tratamiento térmico en una atmosfera rica en nitrógeno. El objetivo de la nitruración es el de elevar la dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión de la capa superficial de las piezas, saturándolas con nitrógeno.

Existen dos procedimientos para la nitruración: la nitruración en horno y la nitruración iónica.

Para la nitruración en horno se coloca la pieza dentro del horno, dentro del cual se hace circular amoniaco y posteriormente se calienta a temperaturas de aproximadamente 500°C, lo que provoca que el amoníaco se descomponga en nitrógeno e hidrogeno; 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 reaccionan para formar el nitruro de hierro (Fe2N).

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, etc. Estas aplicaciones requieren que las 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.

Aceros para nitruración. Para este proceso resulta conveniente que en la composición de la aleación haya una cierta cantidad de aluminio (1% aproximadamente).Este tratamiento también es aplicable a algunos aceros inoxidables,

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