TRATAMIENTOS TERMOQUMICOS

En numerosas aplicaciones industriales es necesario que algunas piezas tengan la superficie muy dura y resistente al desgaste y la parte central o ncleo, muy tenaz y relativamente blanda. Los tratamientos utilizados para conseguir estas caractersticas son: cmentacin, nitruracin y carbonitruracin cianuracin.CARBURACION O CEMENTACION.Este tratamiento consiste en suministrar carbono a la superficie del acero para que se difunda al interior de la pieza. Su principal ventaja se presenta al utilizar aceros de bajo carbono que al tener un ncleo blando y superficie dura puede convertirse en una herramienta tenaz, esto obedece al alto contenido de carbono, pero se logra mediante el temple.La cementacin puede ser lquida, slida o gaseosa.CEMENTACION GASEOSAEl agente carburante en este proceso puede ser un hidrocarburo gaseoso como el gas natural o propano, o hidrocarburos lquidos como los terpenos, benceno, alcoholes, glicones o cetonas.Cuando se hace por hidrocarburos lquidos se hace dejando caer en gotas sobre una placa caliente donde se evapora y se vuelve monxido y dixido de carbono, metano y vapor de agua.Cuando se hace con hidrocarburos gaseosos, estos se introducen con unas atmsferas portadoras que transportan en forma uniforme los agentes carburantes para mantenerlos con el contenido de carbono constante.Algunas de las atmsferas protectoras son:OXIGENOHIDROGENONITROGENOHIDROCARBUROSMONOXIDO Y DIOXIDO DE CARBONOVAPOR DE AGUALas atmsferas protectoras no se pueden introducir ni se deben dejar enfriar por debajo de los 750C, pero antes de llegar a esta temperatura debe introducirse un gas inerte como el nitrgeno o dixido de carbono.Las atmsferas que contengan ms de 4% de hidrgeno, ms de 1.25% de monxido de carbono o si la suma de ambas es de 7% pueden ser muy peligrosas por lo altamente combustibles.La cementacin se hace a la temperatura de austenizacin del acero, dado que la solubilidad del carbono es mayor que cuando se encuentra en la fase ferrtica, la temperatura ideal es de 950C.La formula de Harris relaciona el tiempo y la temperatura de cementacin:X=660(e-8287/T)vtDonde X es la profundidad de la capa (mm), t es el tiempo en horas, T es la temperatura en kelvin (C+273)Para temperaturas especficas la formula es X=K*vt.Para 925C K=0.635900C K=0.533870C K=0.457Para disminuir el contenido de carbono basta suprimir el agente carburante antes de terminar la cementacin.Para calcular tiempo de cementacin y de difusin para producir cierta dureza:Tc=TT(C-Ci/Co-Ci)Td=TT-tcTc = tiempo de cementacinTd = tiempo de difusinTT = tiempo totalC = concentracin de carbono deseadaCo = concentracin de carbono en la superficie al final del cicloCi = concentracin de carbono en el ncleoCEMENTACION SOLIDA O EN CAJAEl agente carburante es el monxido de carbono generado por la reaccin entre el carbn granulado que rellena la caja con el aire atrapado por el relleno. En este proceso se presentan los activadores y catalizadores como carbonato de bario (20%) o sodio que ayudan a acelerar la reaccin. La caja se debe introducir a una temperatura que est entre 810C y 950C; entre ms alta sea la temperatura, ms alta ser la cementacin y mayor el contenido de carbono, pero debido a las elevadas temperaturas se produce un grano grande que repercute en el deterioro de las propiedades de la pieza.CEMENTACION LIQUIDALas piezas se introducen en un bao de sales fundidas a 930C constituidas por una sal base generalmente cloruro o carbonato de sodio, con adicin de una sal aportadora de carbono, cianuro de sodio o de potasio y de una sal activante, cloruro de bario, mezclados en porcentajes adecuados, segn los resultados que se deseen obtener. La presencia de nitrgeno en los cianuros provoca tambin la formacin de productos de reaccin (nitruros) de elevada dureza pero limitados a una finsima capa exterior.NITRURACION Y CARBONITRURACIONLa nitruracin permite aumentar el contenido de nitrgeno en la superficie de la pieza dndole dureza superficial que lo hace resistente al desgaste, resistente a la fatiga, a la corrosin y resistente al ablandamiento por revenido. Como la temperatura de nitruracion es de 500C a 570C no se presentan problemas de distorsin.Algunos elementos son formadores de nitruros como el aluminio, cromo, vanadio y molibdeno.Acero al aluminio (entre 0.85% y 1.5% Al) y aceros al cromo (5% Cr), como son los aceros SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600 9300 y 9800 que son fcilmente nitrurables, tambin encontramos los aceros inoxidables, austenticos, ferrticos, y martensticos.Todos los aceros endurecibles son templados y revenidos antes de la nitruracin.NITRURACION GASEOSAConsiste en hacer penetrar nitrgeno en la capa superficial de las piezas con el fin de obtener endurecimiento superficial de estas,se obtiene dureza y gran resistencia al desgaste, buena resistencia a la fatiga y a la corrosin, ausente de las tensiones internas provocadas por el temple.Los aceros sometidos a nitruracin son aceros especiales llamados aceros de nitruracin con un contenido de carbono de 0.4% y que contienen elementos como cromo y aluminio que favorecen la penetracin de nitrgeno, junto al molibdeno que elimina la fragilidad de la capa nitrurada.El tratamiento se realiza a 520C, colocando las piezas en cajas cerradas hermticamente donde llegan dos tubos, uno para introducir los gases conteniendo nitrgeno y otro para la salida de estos, es necesario que las piezas a nitrurar estn acabadas de mecanizacin, bonificadas, pulidas, desengrasadas y secas.Si se desea tener alguna parte de la pieza no endurecida para su correspondiente proteccin se puede recurrir a una operacin de estaado realizada electrolticamente.El proceso se basa en la afinidad que tienen los elementos de aleacin del acero por el nitrgeno naciente que se produce por la disociacin de amoniaco gaseoso cuando se pone en contacto con el acero.NITRURACION LIQUIDAEmplea la misma temperatura que la nitruracion gaseosa, este proceso se hace en sales de cianuro fundido.Los baos se pueden trabajar con amoniaco gaseoso a presin para asegurar el nitrgeno naciente.CARBONITRURACION O CIANURACION LIQUIDA.Cuando el acero se calienta en un bao de cianuro se produce una capa mixta de carbono y nitrgeno que al templar y revenir adquiere una gran dureza. Aqu encontramos agentes activos como son el monxido de carbono y cianato de sodio.CARBONITRURACION GASEOSALa atmsfera empleada es una atmsfera carburante a la que se le agrega amoniaco.Las temperaturas estn entre los 705 y 900C, los perodos de tiempo son ms cortos que la cementacin gaseosa con el fin de producir capas ms delgadas hasta 0.75mm.Este proceso proporciona mayor dureza, menor distorsin y son econmicos. La temperatura de carbonitruracion gaseosa depende de la composicin del acero y de las propiedades de fatiga.