TRATAMIENTOS TERMOQUMICOS
QUE SON LOS TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOSSon tratamientos trmicos
en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin
se producen cambios 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. EN QUE CONSISTE
LOS TRATAMIENTOS TERMOQUMICOSConsiste 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.ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS Consiste en
la descomposicin de las molculas y la formacin de tomos activos del
elemento que difunde la disociacin es cuando los tomos del elemento
que difunden se ponen en contacto con la superficie de la pieza de
acero formando enlaces qumicos con los tomos del metal. La absorcin
es decir la penetracin del elemento de saturacin hacia la zona
interior del metal, al penetrar los que se difunden en la red del
disolvente la velocidad de difusin ser ms alta, siempre y cuando en
la reaccin se formen disoluciones solidas de sustitucin. La
difusin.
CLASIFICACION: Cementacin (carbono) Recubrimiento por
cementacin. Nitruracin (Nitrgeno) Carbonitruracin (Carbono y
Cianuracin nitrgeno) Cianuracin
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).La cementacin tiene por objeto endurecer la
superficie de una pieza sin modificacin del ncleo, dando lugar asa
una pieza formada por dos materiales, la del ncleo de acero 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. La cementacin Consiste en recubrir
las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada
cementante, y someterla durante varias 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 que corresponden a su porcentaje
de carbono. 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 y tenacidad junto con una
gran resistencia al desgaste, como es el caso de los piones, levas,
ejes, etc.
CARACTERISTICASEndurece la superficie.No le afecta al corazn de
la pieza.Aumenta el carbono de la superficieSu temperatura de
calentamiento es alrededor de los900 C.LA CEMENTACIN EN CARBURANTE
SOLIDOEs el procedimiento ms antiguo. En este caso las piezas,
despus de su elaboracin preliminar, se limpian quitndoles 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 de0,005mm de espesor.LA CEMENTACIN LIQUIDASe 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.LA CARBURACIN GASEOSA Se emplea ampliamente en la
construccin de maquinariapara la produccin en serie y en masa forma
de gases. Esta cementacin se realiza en hornos de mufla de
accincontinua 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.HORNO PARA
CEMENTACINel proceso de endurecimiento por cementacin se
utilizapara aceros con poco carbono. La pieza se maleabiliza engas
endotrmico y de alto contenido de carbono.El acero calentado a
temperaturas de 900C hasta 1000absorbe el carbono del gas en el
horno para cementacin.Tambin se pueden usar: horno rotativos para
elendurecimiento del acero. Horno para cementacin de acero con
tambor rotativo continuo.
MATERIALES CEMENTADOS. Porta-herramienta de zunchar en caliente
Candado lnea doble traba a bolillas arco chico
NITRURACIONLa nitruracin es un tratamiento termoqumico, en el
quese modifica la composicin del acero incorporado nitrgenodurante
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.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 y posteriormente 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 el nitrgeno, al entrar en
contacto con la superficie de la pieza, forma un recubrimiento de
nitruro de hierro.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 a una 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).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 la friccin
y el desgaste.ACEROS PARA NITRURACIN Para este proceso resulta
conveniente que en la composicin de la aleacin haya una cierta
cantidades aluminio (1% aproximadamente).Este tratamiento tambin es
aplicable a algunos aceros inoxidables, aceros al cromo-nquel y
ciertas fundiciones al aluminio o al cromo. ENDURECIMIENTO POR
NITRACIN/NITRIDACIN Y NITROCARBURACINDurante 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 el proceso de enfriamiento se extrae nitrgeno. En la
nitrocarburacin (fase gaseosa) se difunde a partir del monxido de
carbono y del hidrxido de carbono, adems del oxgeno, nitrgeno. 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 seles da un bao de estao y
plomo al 50%, que cubre la superficie de la pieza aislndola del
nitrgeno.HORNOS UTILIZADOS horno para nitrar horno para nitrar de
dos etapas
MATERIALES NITRURADOS Varilla de 5mm. de acero nitrurado
Husillos con hilos trapezoidal y cuadrado
CIANURACIONLa 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.COMO SE REALIZA LA
CIANURACINLa Cianuracin se efecta a una temperatura justamente por
encima de la crtica 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 tiempo de una hora.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% de Cianuro 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 o aceite segn el tipo de acero.
Despus del temple se efecta el revenido a 160-180C.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 y20-30% de amoniaco y calentamiento hasta 850-900C. La
duracin 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.
CARBONITRURACION
Se entiende por carbonitruracin, a 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. La carbonitruracin 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
templeLa carbonitruracin en bao de sal es un tratamiento que se
encuadra entre la nitruracin y la cementacin. Por esta razn la
temperatura de la carbonitruracin se sita entre las temperaturas de
estos dos procesos. La oferta de nitrgeno, que se difundir en el
acero, depender de la composicin del bao y tambin de su
temperatura. Sin embargo, se sabe que la oferta de nitrgeno se
reduce a medida que aumenta la temperaturaENDURECIMIENTO POR
CARBONITRURACIN Y CARBONITRURACIN A BAJA TEMPERATURA Cuando el
proceso se produce a temperaturas entre 650Chasta 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 770Chasta
930C no se forma esa capa sobre la superficie, porque el carbono se
puede difundir mejor. 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 enfriar
rpidamente y luego se vuelve a calentar en la fase gaseosa despus
de la maleabilizacin.
HORNOS UTILIZADOS Horno para carbonitrar, horno para carbonitrar
a bajas temperaturas. Horno para carbonitrar a bajas temperaturas
con enfriamiento rpido en liquido en vacio.
MATERIALES CARBONITRADOS Tornillos drywall Turbinas, hlices
RECUBRIMIETO POR CEMENTACIONPara 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.CALORIZACINLa 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 las cucharas de colada de los
metales fundidos, a las vlvulas y a otras piezas que trabajan a
altas temperaturas.
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 900-1000C 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.
MATERIALES CROMADOS Taburetes y mesas base acero cromado
SILICACIN El 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 la
resistencia y a la resistencia al desgaste de las piezas de acero y
fundicin.
INTRODUCCIN
La utilizacin de tratamientos termoqumicos permite lograr las ms
diversas caractersticas del acero y sus aleaciones, as como de
otros muchos metales. En consecuencia dichos tratamientos tienen
una importancia primordial en las distintas fases de fabricacin de
la industria moderna. En este trabajo se pretende dar una somera
informacin sobre los diferentes tratamientos termoqumicos , sus
procedimientos y resultados.
OBJETIVO
Aumentar la disminuir dureza superficial de las aumentar la
resistencia el rozamiento aumentando piezas dejando el ncleo al
desgaste el poder lubrificante ms blando y tenaz aumentar la
resistencia aumentar la resistencia y la fatiga la corrosin.
CONCLUSIN
Debido a la variedad de los tratamientos trmicos es importante
saber y distinguir las diferencias y caractersticas que se obtienen
con cada uno de los diferentes tipos de tratamientos trmicos , ya
que podemos obtener mejor resultado sabiendo aplicar cada uno de
ellos y entender los procedimientos bsicos que este encierra para
un mejor trabajo; hoy, maana y siempre estos tratamientos estarn
presentes porque este campo va a hacer infinito, el acero es una
materia prima, podra existir diversas aleaciones pero acero estar
presente y las caractersticas de este no se encajan del todo a
nuestras necesidades y por eso es necesario el manipularlo hasta
llevarlo a lo mas extremo en lo que queremos obtener , mayor
ductibilidad, mayor dureza, entre otras propiedades presentes en
los aceros.
IVONNE TRINIDAD HERNANDEZ
CONCLUSION
Al finalizar esta investigacin se puede concluir que las
propiedades fsicas de los aceros y su comportamiento a distintas
temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su
distribucin. Antes del tratamiento trmico, la mayora de los aceros
son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La
ferrita, blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades de
carbono y otros elementos en disolucin. los tratamientos
termoqumicos son una herramienta muy difundida en la industria,
debido a que los procesos modernos exigen que los materiales tengan
ciertas cualidades mecnicas, en especial de dureza y tenacidad, es
ah cuando los tratamientos trmicos encuentran su papel. Aunque la
mayora de estos tratamientos son para mejorar las cualidades
mecnicas, as tambin existen unos pocos que ablandan los metales,
esto para eliminar los esfuerzos residuales generados por los
diversos procesos de manufactura.
DANIA JACKELINE ACOSTA HERNANDEZ
INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE ALVARADO INGENIERAINDUSTRIAL
Materia: PROCESO DE FABRICACION Semestre-Grupo: CUARTO SEMESTRE
GRUPO B Producto Acadmico: REPORTE DE EXPOSICION
Tema:TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS
Presenta: DANIA JACKELINE ACOSTA HERNANDEZIVONNE TRINIDAD
HERNANDEZELI CRUZ GOMEZYETZABELLY MARQUEZ TIBURCIO
Docente: ING. XOCHILT DEL CARMEN ROMERO HIPOLITO
H. Y G. ALVARADO, VER. FEB-JUN 2015