Tratamientos termicos especiales

Tratamientos térmicos especiales.

El conocimiento de las propiedades de la bainita.

La gran reducción de grietas y deformaciones que se consigue al emplear baños de sales para el enfriamiento del acero desde la temperatura de temple. En comparación del uso de otros medios de temple como el agua o el aceite que generan un enfriamiento brusco y la aparición de grietas. Este agrietamiento se genera debido a que la periferia de la pieza se enfría rápidamente cuando el centro está muy caliente, dando como resultado transformaciones de fase desiguales, las cuales crean grandes tensiones entre las distintas zonas de transformación, dando como resultado deformaciones, grietas y roturas. Una de las causantes en la diferencia volumétrica entre las fases presentes como se observa en la figura 1 en donde los parámetros de red son distintos y pueden generar distorciones.

Sin embargo, cuando se utilizan baños calientes, se evitan estos percances, debido a que se consigue igualar la temperatura del centro y de la periferia, generándose las transformaciones del centro y de la periferia de manera simultánea.

Al utilizar las sales se evita la generación de óxidos en las superficies de las piezas debido al calentamiento.

Recocido isotérmico, Con este tratamiento se busca obtener perlita, utilizando una transformación isotérmica, es decir utilizando una misma temperatura en un tiempo de permanencia hasta obtener una transformación completa, como se observa en la figura 2, en la cual se esquematiza en un diagrama TTT.

Austempering, Es un tratamiento isotérmico, y en él, la austenita se transforma en bainita a temperatura constante. El austemplado , consiste en calentar el acero a una temperatura ligeramente superior a la crítica temperatura de austenitización, seguido de un enfriamiento rápido en un baño de sales, manteniéndose a una temperatura constante, durante un tiempo suficiente, hasta que se realice la total transformación de la austenita en bainita. Este tratamiento esta representado en la figura 3, en donde se realiza un enfriamiento rápido y se mantiene a esta temperatura durante un tiempo prolongado . La limitación de este tratamiento térmico es que si no

Tiempo de permanencia a la misma temperatura.

se realiza un enfriamiento rápido de manera correcta se puede comenzar con una transformación a perlita al tocar dicha zona del diagrama TTT. La representación del tratamiento térmico se ve representado en la figura 4.

Martenpering, Es un tratamiento isotérmico y se efectúa calentando el acero y manteniéndolo a una temperatura con el fin de obtener una completa austenitización y enfriándolo luego en un baño de sales fundidas, cuya temperatura suele oscilar entre 200 y 300°C y debe ser inferior a la temperatura de la línea MS, tal y como se muestra en la figura 5.

El material debe permanecer en el baño caliente el tiempo suficiente para conseguir que toda la masa del acero, incluso el centro de la pieza, alcance e iguale la temperatura del baño, para después ser enfriada al aire. Obteniéndose como resultado una estructura martensítica con pocas tensiones residuales. Si es necesario después de este tratamiento térmico se le puede realizar un revenido para liberar más tensiones. Al igual que el tratamiento anterior es necesario que el enfriamiento sea lo suficientemente rápido para que no toque otra zona de transformación anterior. En la figura 6 se observa el esquema del tratamiento térmico.

Este tratamiento térmico se puede utilizar para la fabricación de engranajes del mecanismo diferencial de automóviles y en la fabricación de troqueles de forma complicada con partes delgadas y de gran longitud, o en la fabricación de cojinetes.

Tratamientos termoquímicos, El tratamiento térmico, combina las acciones térmica y química con el fin de cambiar la composición química, estructura y cualidades de la capa superficial de un metal o una aleación. El tratamiento termoquímico se realiza como resultado de la saturación por difusión de un metal o una aleación con no metales o metales en un medio saturante a una temperatura determinada.

Estos tratamientos termoquímicos se utilizan para mejorar las propiedades en piezas de maquinarias que funcionan en condiciones de desgaste, cavitación, corrosión, a temperaturas altas y criogénicas, en zonas donde sufren daños en su superficie, con el fin de brindarle durabilidad de las máquinas.

Estos tratamientos constan de 3 procesos elementales

Separación del elemento difundidor en estado elemental por ejemplo la separación del dióxido de carbono en oxígeno y carbono.

El contacto de los átomos del elemento difundidor con la superficie de la pieza de acero y la formación de enlaces químicos con los átomos del metal.

Difusión, es decir, la penetración del elemento saturador en las profundidades del metal.

Para realizar la saturación de las superficies se pueden realizar de distintos métodos entre los cuales se encuentran

• Saturación, por difusión en mezclas en polvo,: en este proceso se colocan las mezclas del polvo que difundirá en la pieza metálica, estos polvos pueden ser metálicos o de carbono, para proceder a realizar un calentamiento a una temperatura 900 a 950°C.

• Saturación, por difusión en medios gaseosos,: consiste en la colocación de las piezas en un horno en el cual se le inyectara una mezcla de gases para que se realice la difusión del elemento gaseoso, se aplican presiones especificas dependiendo del elemento a difundir.

• Saturación por difusión a base de metales, y sales fundidas,: en este caso si la temperatura de fusión del metal de recubrimiento es considerablemente menor que la del metal a revestir, permitiendo el sumergir la pieza en el baño fundido, durante un intervalo corto de tiempo. como objetivo dar a la capa superficial una alta dureza y resistencia al desgaste en la superficie, pero manteniendo el centro dúctil. En la figura 7 se muestra la

Cementación, Se denomina cementación, o carburación al tratamiento termoquímico que consiste en la saturación por difusión de la capa superficial del acero con carbono, durante el calentamiento en un medio que contenga carbono. Las piezas cementadas adquieren las propiedades definitivas después del temple y del revenido a baja temperatura. La cementación tiene superficie de un acero cementado. Se distinguen dos tipos fundamentales de cementación:

Cementación sólida,. En esta se utilizan cajas de acero o de hierro colado llenas de carburante . El proceso se efectúa por medio del CO.

La caja de cementación contiene aire cuyo oxigeno a alta temperatura interactúa con el carbono del carburante, formando monóxido de carbono.

2𝐶𝑂 𝐶𝑂2 + 𝐶 𝑒𝑙𝑒𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙.

Cementación gaseosa, Se realiza dentro de un carburizador el cual es un sistema de componentes múltiples, en el cual se colocan distintos gases para realizar el proceso. Los gases que se utilizan son CO, CH4 y otros hidrocarburos funcionan como componente activo en el proceso. Este procesamiento tiene como ventaja que se puede automatizar y sus tiempos de procesamiento son más cortos en comparación de la cementación en fase sólida. También se genera una separación del carbono del gas.

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