Tratamientos térmicos superficiales (Tratamientos de Superficies)

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  • Tratamientos trmicos superficiales

    (Tratamientos de Superficies)

  • Tratamientos Trmicos

    Combinacin de operaciones de calentamiento y enfriamiento con tiempos determinados y aplicadas a un metal o aleacin en el estado slido en una forma tal que producir propiedades deseadas.

    La naturaleza y apariencia de los productos transformados determinan las propiedades fsicas y mecnicas del acero.

  • Tratamientos de SuperficiesTratamientos TermoqumicosTratamientos Selectivos

    Podemos, mediante un tratamiento trmico adecuado, producir una estructura dura y resistente en la superficie, obteniendo una excelente resistencia al desgaste y a la fatiga, pero al mismo tiempo tenga un centro blando y dctil que proporcione una adecuada resistencia a la falla por impacto.

  • Tratamientos termoqumicos: En los tratamientos de endurecimiento superficial se modifica la composicin qumica de la capa superficial del acero mediante la adicin de carbono, nitrgeno, etc. llamndose por esta razn Termoqumicos.

  • La mayora de las piezas componentes de mquinas se elaboran para que sus propiedades sean uniformes. Sin embargo, ciertos mecanismos requieren una superficie dura y una regin suave y tenaz en su interior.

    Esto se puede logra adicionando elementos como el C, N, B, etc. que penetran en la matriz y endurecen directamente la superficie o mejoran sus propiedades para el temple posterior.

  • Mtodos principales Tratamientos termoqumicos- Cementacin o carburacin: slida, gaseosa y liquida (C)- Cianuracin: liquida y gaseosa (C, N)- Nitruracin: gaseosa (N)- Siliciado (Si)- Borado (Bo)- Cromizado (Cr)Cambian la composicin qumica (se adiciona C, N, etc)

  • Mtodos principales Tratamientos selectivos

    - Endurecimiento por llama- Endurecimiento por induccin

    No cambian la composicin qumica.El % de C debe ser mayor a 0.3 %.

  • Tratamientos termoqumicosSon tratamientos de recubrimiento superficial en los cuales interviene un elemento qumico, el cual se deposita por proceso de difusin en la superficie del material. La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el ncleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia.

  • Cementacin

  • Cementacin Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo C, quedando el ncleo blando y dctil. Implica introducir C adicional en las superficies del acero con bajo contenido de C, para luego poder templarlos.

    Etapas fundamentales: 1 etapa) Enriquecimiento superficial de carbono. (slidos, gas rico en carbono o lquido) 2 etapa) Temple.

  • Repaso A mayor : contenido de C, contenido de aleantes y mayor tamao de grano.

  • Ms=0%Ms=0%Curva ---- Acero con medio o alto contenido de carbonoTemp.TiempoRapidez critica de enfriamiento

  • Cementacin 1 etapa: Se coloca un acero de bajo C (0.2%) en una atmsfera que contiene monxido de carbono a una Temp. de 900 C aprox. Fe + 2CO Fe + CO2

    En la superficie del acero se forma una capa superficial de alto C (1.2%) debido a que a esa temperatura la Austenita disuelve esa cantidad de C aproximadamente

  • Cementacin

  • - Como en la superficie hay alta concentracin de C y en el interior hay baja concentracin, los tomos de C empezaran a difundir hacia adentro. - Luego de un tiempo estimado se saca la pieza del horno.

    Cementacin

  • Cementacin

  • CementacinEl % de C que se consideran mas adecuados oscilan entre 0.50 y 0.90 %, con las que despus del temple se obtienen durezas de 60 a 62 Rockwell-C. No conviene pasar del 0.9% de C, pues a partir del 1% se forman carburos y redes de cementita que debilitan la capa cementada (revenido).

    El espesor de la capa cementada depende de la temperatura y el tiempo que dure la operacin (y % de C de la pieza antes del tratamiento).

  • CementacinCementacin slida: se rodean las piezas con un compuesto de carburizacin en un recipiente cerrado Se utiliza carbn vegetal, coque y carbonato de bario. Cuando se sella la caja queda suficiente aire para formar 2CO. Se calienta hasta la temperatura adecuada y luego se enfra lentamente (dura de 6 a 10 h).

  • CementacinVentajas: es til para pequeas piezas y adems no necesita una atmsfera preparada. Eficiente y econmico para pequeas cantidades de piezas. Desventajas: no existe un control estrecho del proceso, no se templa directamente. No se utiliza cuando se requiere una profundidad inferior a 0.8 mm

  • CementacinCementacin gaseosa: El acero se calienta en contacto con 2CO y/o un hidrocarburo (metano, propano)

    El espesor de la capa cementada depende como siempre de la duracin de la operacin, pudiendo obtenerse en 8hs hasta 1.5 mm de espesor.

    El porcentaje de carbono de la capa cementada depende de la temperatura de cementacin.

  • CementacinVentajas: Se presta para producir a gran escala, permite un manejo ms rpido por templado directo, manos costoso, ms limpio, etc. Se puede lograr una gran homogeneidad en la capa cementada.

    Desventajas: carencia de las instalaciones especiales que necesitan, lo que impide su utilizacin en talleres pequeos.

  • CementacinCementacin por liquido: Se coloca el acero en un bao de cianuro fundido, de donde difundir el C hacia el metal. Se logra espesores de hasta 6 mm. Se adapta mejor a piezas de pequeo y mediano tamao.

    El espesor de la capa cementada depende, adems de la composicin del bao, de la temperatura y sobretodo de la duracin del tratamiento.

  • CementacinVentajas: - eliminacin de oxidacin y holln. - profundidad de la superficie dura y contenido de C uniforme. - gran rapidez de penetracin - la alta conductividad del medio permite reducir el tiempo para que se alcance la temp. de cementacin.

  • CementacinDesventajas: - se debe lavar la pieza para evitar el herrumbre. - hay que ajustar regularmente el bao. - las sales son venenosas y requieren cuidadosa seguridad

  • Cementacin2 etapa :Tratamiento trmico despus de la cementacin. La Temp. de cementacin es en la regin austentica, lo que el templado directo endurecer toda la pieza si la velocidad de enfriamiento es mayor que la crtica.

  • Cementacin Luego del templado se logra una capa exterior de martensita seguida por una mas oscura de transicin.

  • CementacinTemple a Temp. de austenizacin baja: se calientan a Temp. de austenizacin de la capa cementada de tal forma que el ncleo no se austenize. Al momento del templado y revenido, el ncleo quedara sin templar, la capa estar templada y con un grano pequeo, en cambio el ncleo estar sin templar.

  • CementacinTemple a Temp. de austenizacin alta: se calientan a una Temp. superior a la de austenizacin del ncleo, s templan y revienen finalmente. Tanto la capa cementada como el ncleo quedaran templadas (depende de la cantidad de C de la pieza original). Como el calentamiento ha sido a temperatura mayor a la de austenizacin del ncleo, el grano del ncleo es pequeo pero el de la capa es gruesa.

  • CementacinAceros para cementar: - Aceros al carbono: contienen alrededor de 0.3% de C. Temp. 900-950C en agua, revenido 200 C mx. Estos aceros en general se templan en agua, consiguindose durezas de 60HRC en la superficie, y en el ncleo una resistencia de 80Kg/mm2.Aplicaciones: Piezas pequeas, de espesor reducido y de poca responsabilidad.

  • Cementacin- Aceros aleados: contienen de un 0.1 a un 0.2% de C y % variables de Cr, Mn, Ni y Mo. El Mn baja las temperaturas criticas de temple, lo que reduce el riesgo de deformaciones y descarburizaciones. Tambin mejora la templabilidad, permitiendo en piezas no muy grandes templar en agua.

  • CementacinAceros para cementacin al Cr-Ni : (1% de Cr, 4,15% Ni) Cementacin 850-900C, temple 900-830 C en aceite, Revenido 200C mx. Aplicaciones: Piezas de gran resistencia en el ncleo y buena tenacidad. Elementos de mquinas y motores. engranajes, levas etc.

  • CementacinAceros para cementacin al Cr-Mo : (1,15% Cr, 0,2% Mo) Cementacin 890-940C, temple 870-900C en aceite, revenido 200C mx. Aplicaciones: Piezas para automviles y maquinaria de gran dureza superficial y ncleo resistente. Piezas que sufran gran desgaste y transmitan esfuerzos elevados. Engranajes, levas, etc.

  • CementacinAceros para cementacin al Cr-Ni-Mo : (0.65% Cr, 4% Ni y 0,25% Mo) Cementacin 880-930C; temple 830-860C aire o aceite; revenido 200C mx. Aplicaciones: Piezas de grandes dimensiones de alta resistencia y dureza superficial. Mquinas y motores de mxima responsabilidad, ruedas dentadas, etc.

  • Cianuracin

  • Existen procedimientos de endurecimiento superficial con la utilizacin del nitrgeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras como en el mtodos anteriores. 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 C y el N a una temperatura determinada.

  • Consisten en la adicin de C y N en la superficie de los aceros de bajo y medio C mediante baos lquidos de sal (Cianuracin)