Unidad 12 - Tratamientos termoquímicos de los aceros

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149

Unidad N 12 Tratamientos termoqumicos de los acerosIntroduccin................................................................................................................................ 2 Carburacin o cementacin (Carburizing) ................................................................................... 2 Definicin ...................................................................................................................................... 2 Objetivos de la carburacin .......................................................................................................... 2 Descripcin ................................................................................................................................... 3 Tipos de carburacin..................................................................................................................... 4 Carburacin slida .................................................................................................................... 4 Carburacin gaseosa ................................................................................................................ 5 Carburacin lquida .................................................................................................................. 7 Nitruracin (Nitriding)................................................................................................................. 8 Definicin ...................................................................................................................................... 8 Objetivos de la nitruracin ........................................................................................................... 8 Descripcin ................................................................................................................................... 9 Ventajas y desventajas................................................................................................................ 10 Carbonitruracin o nitrocarburacin (Carbonitriding) ............................................................... 11 Definicin .................................................................................................................................... 11 Objetivos de la carbonitruracin ................................................................................................ 11 Descripcin ................................................................................................................................. 11 Cianuracin o carbonitruracin lquida (Cyaniding)................................................................... 13 Definicin .................................................................................................................................... 13 Objetivos de la cianuracin......................................................................................................... 13 Descripcin ................................................................................................................................. 13 Ventajas y desventajas de la cianuracin ................................................................................... 14 Sulfinizacin .............................................................................................................................. 15 Definicin .................................................................................................................................... 15 Objetivos del sulfinizado ............................................................................................................. 15 Descripcin ................................................................................................................................. 15 Comparacin de los distintos mtodos de endurecimiento superficial...................................... 16 Bibliografa................................................................................................................................ 18

Industrias mineras de base metlica - 2010

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IntroduccinLos tratamientos termoqumicos, consisten en calentar un producto siderrgico a una determinada temperatura en un medio capaz de cederle, carbono, carbono y nitrgeno, nitrgeno, etc., durante cierto tiempo y luego, en general enfriarlo en un lquido, al aire, dentro del horno o por contacto con un slido. Estos tratamientos tienen efecto solo superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los componentes dejando el ncleo ms blando y flexible. No solo se producen cambios en la estructura del acero, sino tambin en su composicin qumica, aadiendo diferentes productos qumicos durante el proceso del tratamiento. Se efectan en aceros de bajo porcentaje de carbono (menos del 0,30 % C) y requieren el uso de calentamiento y enfriamiento en atmsferas especiales. Los distintos tipos de tratamientos termoqumicos son: Carburacin o cementacin, cuando se adiciona carbono. Nitruracin, cuando se incorpora nitrgeno. Cianuracin y carbonitruracin, cuando se incorpora carbono y nitrgeno. Sulfinizacin, cuando se incorpora azufre.

Los tratamientos termoqumicos pertenecen a lo que se denominan tratamientos trmicos superficiales. stos tienen por objeto el endurecimiento de la superficie de los metales, y por consiguiente, el aumento de resistencia al desgaste, conservando su ductilidad y la tenacidad del ncleo. En muchas aplicaciones es conveniente emplear una pieza de acero cuya porcin interior o ncleo sea tenaz y dctil y posea una superficie dura, que resista el desgaste y la corrosin.

Carburacin o cementacin (Carburizing)DefinicinLa carburacin es un tratamiento termoqumico que consiste en calentar un producto siderrgico durante cierto tiempo a una temperatura superior a Ac3, en un medio capaz de cederle carbono y luego enfriarlo en un lquido, al aire o por contacto con un slido.

Objetivos de la carburacinLa finalidad principal que se persigue mediante la incorporacin de carbono y el temple posterior es obtener. a) b) c) d) Dureza superficial elevada. Gran resistencia al desgaste. Ncleo resistente, dctil o tenaz, de acuerdo con los requerimientos del uso. Elevacin de lmite de fatiga. Pgina 2



DescripcinEste es el ms viejo y uno de los ms baratos mtodos de endurecimiento superficial. Un uno acero de bajo carbono, generalmente como del 0.20% de carbono o menos, se coloca en una atmsfera que contiene grandes cantidades de monxido de carbono. La temperatura usual de carburizacin es de 930C. A esta temperatura, tiene lugar la siguiente reaccin: 2 Donde representa el carbono disuelto en austenita. La mxima cantidad de carbono que puede disolverse en austenita a 930C est sealada en el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro en la lnea Acm. Por lo tanto, rpidamente se forma una capa carburo superficial de alto carbono (como del 1.2%). Como la parte interna es de bajo contenido de al carbono, los tomos de carbono que tratan de alcanzar el equilibrio empezarn a difundir hacia adentro. La rapidez de difusin del carbono en austenita, a una determinada austenita, temperatura, depende del coeficiente de difusin y del gradiente de concentracin del peratura, carbono. Una vez que la difusin ha tenido lugar por la cantidad de tiempo requerida, dependiente de la profundidad deseada para la parte externa, la pieza se saca del horn y se horno enfra.

Si la pieza se enfra en un horno y se examina microscpicamente, el gradiente de carbono ser visible en el cambio gradual de la estructura. En la superficie est la zona eutectoide de perlita con una red blanca de cementita, seguida slo por la zona lo eutectoide de perlita y finalmente la zona hipoeutectoide de perlita y ferrita, con la cantidad de ferrita aumentando hasta que se alcance la parte interna.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 La ecuacin de carburizacin dada anteriormente, es reversible y puede proceder a la izquierda, eliminando carbono de la capa superficial si el acero se caliente en una atmsfera ierda, que contiene dixido de carbono . Esto se llama descarburizacin. La descarburizacin puede prevenirse mediante una atmsfera endotrmica de gas en el horno, a fin de proteger la superficie del acero del oxgeno, del dixido de carbono y del vapor de agua. Una atmsfera endotrmica de gas se prepara haciendo reaccionar mezclas relativamente ricas de aire y de gas hidrocarburo (por lo general, gas natural) en un generador natural) calentado externamente en presencia de un catalizador de nquel.

Tipos de carburacinLa carburacin puede realizarse por tres procedimientos: carburacin en fase slida, carburacin en fase gaseosa y carburacin en fase lquida. Carburacin slida En esta tcnica, la ms antigua, las piezas a ser endurecidas se empacan en una caja metlica junto con material carbonceo (carbn vegetal) y materiales activantes, tales como los carbonatos de sodio o de bario. La caja cementante se calienta a temperaturas suficientemente altas para convertir el carbn en monxido de carbono (entre 815 y 980 C dependiendo del tipo de acero). Las piezas deben calentarse por encima de la temperatura de transformacin superior, as ocurre la transformacin a austenita. cin Durante el calentamiento, el monxido de carbono penetra la superficie de las piezas y es absorbido por la austenita, produciendo una capa delgada de carbono en la superficie. Las reacciones que se producen en la carburacin, en fase slida, son las siguientes: da, 2 2

En las primeras horas de calentamiento, la capa crece a una tasa de 0.25 0.25-0.50 mm por hora. Esta tasa cae luego de 5 o 6 horas a 0.13 mm. Despus de 10 hs, la penet penetracin de Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 4

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 carbn est virtualmente agotada. Por lo tanto, luego de un perodo de 8 hs se ha producido una capa de aproximadamente 1.50 mm de profundidad, dependiendo de la temperatura y el tipo de acero empleado. En la imagen siguiente se muestra un horno tpico utilizado para la carburacin en fase slida.

Las principales ventajas de este mtodo son que no requiere una atmsfera preparada y es eficiente y econmico para el procesamiento individual de pequeas cantidades de piezas, o de grandes piezas masivas. Las desventajas son que no es muy adecuado para producir partes delgadas superficiales carburizadas que deben controlarse a tolerancias reducidas; no puede proporcionar el estrecho control del carbono superficial que se obtiene mediante el mtodo de carburizacin por gas; las piezas no pueden templarse directamente desde la temperatura de carburizacin; y se consume excesivo tiempo en calentar y enfriar la carga. Sumado a esto, es un mtodo por lotes y no se presta para alta produccin. Carburacin gaseosa n En este mtodo, el acero de bajo carbono se calienta dentro de un horno lleno de un gas carbonceo. El gas puede ser gas natural, etano, propano, butano, monxido de carbono, o hidrocarburos fluidos vaporizados.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 Los agentes carburantes estn c constituidos por una mezcla de un gas portador (normalmente endotrmico) y de un gas carburante (metano, propano, butano, etc.) Los hidrocarburos butano y propano, si se calientan a temperaturas de 500 a 600C, tienden a disociarse en metano, el cual a temperaturas elevadas sufre una reaccin de eraturas pirolisis: 2 Los tomos de carbono del gas difunden hacia el interior de las piezas de acero. Como resultado, la capa exterior del acero se llena de carbono. Cuanto ms tiempo se deje el acero en el horno, ms profundo difunde el carbono. o, Luego de que las piezas tienen una cantidad suficiente de carbono, pueden ser inmediatamente templadas para producir una capa dura. Como en el caso de la carburacin slida, la carburacin gaseosa requiere que las piezas se calienten hasta la temperatura de austenizacin para lograr una penetracin completa del carbono. El calentamiento vara desde 815C hasta 980C, dependiendo del tipo de acero de bajo carbono. Se utilizan distintos tipos de hornos para realizar c carburacin gaseosa. Los hornos n continuos son los ms utilizados hoy en da porque son ms eficientes y menos costosos que otros.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 La carburacin gaseosa presenta varias ventajas sobre la slida. Es un proceso ms rpido, y requiere menos mano de obra. La profundidad de penetracin puede ser controlada ms precisamente. Es ms prctica cuando deben endurecerse cantidades ms grandes. La desventaja de la carburacin es que los equipos y los materiales son caros, mientras que la carburacin slida puede realizarse sin maquinaria especial. Carburacin lquida Es un mtodo de endurecimiento superficial de acero que consiste en colocar a ste en todo un bao de cianuro fundido, de modo que el carbono se difundir desde el bao hacia adentro del metal y producir una parte superficial, comparable con la de la carburizacin por empaque o por gas. Puede distinguirse de la Cianuracin por el carcter y composicin de la superficie dura producida. Las superficies endurecidas con cianuro son ms altas en nitrgeno y ms bajas en carbono; lo inverso es s cierto para las superficies endurecidas por carburacin por lquido. El lquido carburizante puede ser cianuro de sodio (NaCN), cianuro de bario [Ba(CN)2], o cianuro de calcio [Ca(CN)2]. El bao de sal suele calentarse elctricamente. En la mayora de los tanques, la solucin es agitada para mantener ctricamente. un movimiento uniforme. El mecanismo de la carburacin denominada lquida se realiza tambin a travs del estado gaseoso, pues el cianuro, a elevadas temperaturas, y en presencia de oxgeno, se presencia descompone segn las siguientes reacciones reacciones: 2 4 2 2 2 2 2 2

El agente carburante es el monxido de carbono, que acta conjuntamente con el nitrgeno. No obstante, la presencia de haluros de metales alcalinotrreos en el bao de cianuros fundidos, disminuye sensiblemente el contenido en nitrgeno de la zona carburada y favorece, por tanto, la difusin del carbono. La funcin desempeada por el cloruro de bario, el por ejemplo, en la carburacin en fase lquida, se puede representar por las siguientes reacciones. 2 2


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 Donde (C) representa el carbono que pasa al acero por difusin. La carburacin lquida tiene varias ventajas sobre las carburaciones gaseosa y slida. El lquido tiende a transferir el calor ms rpidamente, entonces el carbono penetra el acero muy rpidamente en la primera hora de la carburacin. Adems, la carburacin lquida es un proceso ms eficiente para la produccin de capas delgadas y uniformes. La capa es ms uniforme porque el lquido tiende a fluir ms uniformemente que el gas. Sin embargo, existen tambin varias razones por las cuales la carburacin lquida no siempre es la mejor tcnica de cementacin. En el bao de cianuro, siempre se absorbe algo de nitrgeno, que provoca un endurecimiento inmediato. Por lo tanto, estas piezas no pueden ser luego mecanizadas. Adems, las sales de cianuro son txicas. Las piezas deben ser enjuagadas luego de la carburizacin lquida para prevenir la corrosin. Esto toma tiempo y requiere equipamiento adicional. Los baos de sales usualmente contienen cmaras pequeas, por lo que resulta imprctico sumergir piezas grandes e irregulares. Por esta razn, la carburacin lquida se utiliza para endurecer superficies de piezas pequeas.

Nitruracin (Nitriding)DefinicinSe entiende por nitruracin al tratamiento termoqumico del acero al carbono y del acero aleado, en atmsfera de nitrgeno, con el cual se consiguen capas duras, resistentes al desgaste y a la corrosin, debido a la formacin de nitruros de hierro, de cromo, de molibdeno, de vanadio, de nquel, etc.

Objetivos de la nitruracinLa nitruracin puede tener entre otros, algunos de los siguientes objetivos: a) Producir elevada dureza superficial, que es obtenida sin posterior temple. b) La elevada dureza superficial permanece inalterable aun cuando el metal se lo caliente hasta temperaturas de alrededor de 580C. c) Resistencia al desgaste excepcional, especialmente para usos especficos, entre los que se incluye el caso de desgaste por contacto, metal con metal. d) Baja tendencia al engrane, agarrotamiento o gripado, an en condiciones deficientes de lubricacin. e) Aumento del lmite de resistencia a la fatiga, particularmente reduce la sensibilidad a la entalladura. f) Mejora notablemente la resistencia a la corrosin. g) Mnima distorsin o alabeo de las piezas luego del tratamiento final de nitruracin. h) Salvo casos muy especiales, las piezas pueden nitrurarse, previamente rectificadas, es decir, en muchas aplicaciones no se requiere rectificado final. Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 8


DescripcinEste es un proceso para endurecimiento superficial de aceros aleados en una atmsfera superficial constituida por una mezcla en proporciones adecuadas de gas amoniaco y amoniaco disociado. La efectividad del proceso depende de la formacin de nitruros en el acero por la reaccin de nitrgeno con ciertos elementos de aleacin. Aunque, a temperaturas adecuadas y con la entos atmsfera apropiada, todos los aceros son capaces de formar nitruros de hierro, los mejores resultados se obtienen en aquellos que contienen uno o ms de los principales elementos de aleacin que forman el nitruro. Estos elementos son aluminio, cromo y molibdeno. El nitrgeno debe proporcionarse en la forma atmica o naciente, en tanto que el nitrgeno molecular no reaccionar. La nitruracin se lleva a cabo calentando las piezas en un horno de at atmsfera controlada, que se mantiene a temperatura comprendida entre 500 y 600C y al que se hace llegar una corriente de amonaco. En estas condiciones trmicas, el amonaco, en contacto con la superficie de las piezas, se disocia de acuerdo con la siguien reaccin: siguiente 3 El nitrgeno atmico, antes de pasar a forma molecular, difunde desde la superficie del acero hacia el interior, formando nitruros con los elementos aleantes y con el hierro. La operacin de nitruracin suele ser relativamente larga, pues, para conseguir rga, espesores de capa de 0.5 mm, se necesitan perodos de tiempo del orden de 70 horas. El mecanismo de endurecimiento superficial mediante nitruracin, no es otro que la distorsin creada en la estructura cristalina del acero por precipitacin de los cipitacin nitruros. Los nitruros de los elementos de aleacin, los cuales precipitan inmediatamente despus de su formacin, por este motivo, dificultan la difusin del nitrgeno hacia el interior de la pieza que se va a tratar. n La nitruracin es un tratamiento final, en contraste con los dems procedimientos de endurecimiento superficial, que exigen la operacin complementaria de temple. Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 9


Ventajas y desventajasVentajas Dureza. De todos los procesos de endurecimiento superficial, la nitruracin provee la mayor dureza. Se han alcanzado valores de 70 en la escala Rockwell C. Dureza inmediata. Tan pronto como el nitrgeno se une a la superficie, la capa exterior se vuelve dura. No se requiere temple o recalentamiento. Esto ahorra tiempo. Temperatura de endurecimiento. Durante la nitruracin, los tomos de nitrgeno se unen a la superficie de hierro a temperaturas inferiores a la de transformacin del acero. Se usan calentamientos entre 480-540C. Es el nico mtodo de endurecimiento superficial que opera a temperaturas relativamente bajas, lo que es ms conveniente y econmico. Eliminacin de la distorsin. La nitruracin genera menos tensiones internas y ms estabilidad dimensional en el acero. Esto se debe a la baja temperatura y a la ausencia de temple posterior. Resistencia a la corrosin. Las superficies nitruradas son ms resistentes a la corrosin que la de otras piezas endurecidas superficialmente. No se ven afectadas por la humedad, condiciones salinas, agua, aceite, gasolina y otros agentes corrosivos. Resistencia trmica. El recalentamiento de las piezas a temperaturas entre 540590C por un perodo pequeo de tiempo no afecta a las piezas nitruradas. Estas temperaturas, en cambio, ablandan a los aceros carburizados. Limpieza. Las piezas recientemente nitruradas no requieren limpieza. Las piezas carburadas s, para prevenir la corrosin.

Desventajas Lentitud. Es el tratamiento de endurecimiento superficial ms lento. Para completarse requiere varios das. Por esta razn, est limitado a la produccin de capas muy delgadas.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 Costo. Es un proceso caro. El gas amonaco es mucho ms costoso que otros gases carburizantes. Tambin el equipamiento es ms costoso. Los aceros de bajo contenido en carbono no pueden ser nitrurados, ya que deben contener aleantes para formar nitruros, y estos aceros aleados con ms costosos. Crecimiento en tamao. A medida que las piezas toman nitrgeno, comienzan a hincharse. Esto puede afectar el dimensionamiento preciso. En la mayora de los casos, sin embargo, el crecimiento puede ser estimando de forma precisa. Maquinabilidad. Casi no pueden maquinarse las piezas nitruradas debido a que el endurecimiento ocurre casi inmediatamente. En este sentido, la carburacin es ms conveniente. Control. La nitruracin requiere un control muy especfico. La cmara de calentamiento debe mantenerse a baja temperatura y debe estar sellada con amoniaco gaseoso. El porcentaje de amonaco debe ser cuidadosamente regulado por un operador experimentado.

Carbonitruracin o nitrocarburacin (Carbonitriding)DefinicinLa carbonitruracin es un tratamiento termoqumico que consiste en calentar un producto siderrgico a temperaturas comprendidas entre 700 y 890C, en un medio capaz de cederle carbono y nitrgeno, durante cierto tiempo, para luego enfriarlo en aceite, baos de sales, en algunos caos en agua y a temperaturas subcero. Tanto el amonaco como el gas natural se ponen en contacto con las piezas, produciendo una combinacin de carburo de hierro y nitruros de hierro.

Objetivos de la carbonitruracinLa carbonitruracin, mediante la incorporacin simultnea de carbono y nitrgeno, puede tener por objetivos algunas de las finalidades siguientes: a) Lograr una elevada dureza superficial, an mayor que la de carburacin. b) Aumentar la templabilidad de la capa perifrica, gracias a la presencia del nitrgeno. c) Utilizar temperaturas de tratamiento inferiores a las de carburizacin. d) Factibilidad de realizar el temple directo desde el medio cementante. e) Mayor economa de combustible, mantenimiento de los equipos y menor costo de la pieza por utilizar en general aceros al carbono que son ms baratos. f) Lograr mayor resistencia a la corrosin, al desgaste y a la fatiga, presumiblemente debido a los compuestos formados sobre la superficie tratada.

DescripcinLa carbonitruracin es un proceso de endurecimiento superficial en el cual un acero se calienta en una atmsfera gaseosa de tal composicin que el carbono y el nitrgeno se absorben simultneamente. El trmino carbonitruracin es engaoso porque implica un Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 11

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 proceso de nitruracin modificado. Realmente, la carbonitruracin es un cambio de carburizacin, y el trmino nitrocarburizacin sera ms descriptivo. Las atmsferas utilizadas en carbonitruracin generalmente incluyen una mezcla de gas portador, gas e enriquecedor y amonaco. El gas portador suele ser una mezcla de nitrgeno, hidrgeno y monxido de carbono producido en un generador endotrmico, como en el de carburizacin por gas. El gas portador se proporciona al horno bajo presin positiva a fin de pr prevenir infiltracin por aire y acta como una sustancia inerte para los gases activos (hidrocarburos y amonaco), haciendo de este modo que el proceso sea ms fcil de controlar. El gas enriquecedor es generalmente propano o gas natural y constituye la principal fuente para el carbono ncipal aadido a la superficie. A la temperatura del horno, el amonaco aadido (NH3) se disocia para proporcionar el nitrgeno a la superficie del acero.

La carbonitruracin puede ser llevada a cabo a temperaturas de 760 930C, ce 760-930C, cerca de 55C por debajo de las temperaturas tpicas de carburacin. Suele usarse templado en aceite, que es un tcnica menos drstica que el templado en agua, esto se debe a que el endurecimiento puede Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 12

Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 ocurrir con tasas de enfriamiento ms lentas. Esto reduce las tensiones internas y las posibilidades de ruptura y distorsin. La presencia de nitrgeno en la austenita explica las principales diferencias entre carbonitruracin y carburizacin. La austenita carbono-nitrgeno es estable a temperaturas inferiores que la austenita al carbono puro y se transforma con ms lentitud al enfriarse, por lo tanto, la carbonitruracin se puede efectuar a temperaturas inferiores y permite rapideces de enfriamiento ms lentas que la carburacin en la operacin de endurecimiento.

Cianuracin o carbonitruracin lquida (Cyaniding)DefinicinLa cianuracin o carbonitruracin lquida, es un tratamiento termoqumico que consiste en calentar un producto siderrgico, durante cierto tiempo, a una temperatura sobre el punto crtico inferior Ac1, en un medio capaz de cederle carbono y nitrgeno, para luego enfriarlo rpidamente en agua, aceite o baos de sales. Podra decirse que la cianuracin es una forma de carbonitruracin que utiliza lquido en vez de gas para impregnar la superficie de un acero con carbono y nitrgeno.

Objetivos de la cianuracinLa Cianuracin puede tener por finalidad algunos de los siguientes objetivos: a) Producir una elevada dureza superficial. b) Lograr una buena resistencia al desgaste. c) Obtener ambas caractersticas sobre superficies terminadas que no requieren rectificacin o bien lograr una mnima deformacin: alabeo o distorsin compatible con el uso.

DescripcinLa cianuracin es similar a la carburacin lquida en el hecho a que utiliza un bao de sal fundida para calentar el acero. El bao de sal est compuesto de sal de cianuro fundida, por ejemplo cianuro de sodio, cianuro de calcio, o cianuro de potasio. La mezcla que ms se utiliza est formada por 30% NaCN, 40% Na2CO3 y 30% NaCl. Esta mezcla tiene un punto de fusin de 615C y se conserva estable, en condiciones de operacin continuas. Los agentes activos de endurecimiento de los baos de cianuracin, carbono y nitrgeno no se producen directamente del cianuro de sodio (NaCN). El cianuro fundido se descompone ante la presencia de aire en la superficie del bao, para producir cianato de sodio (NaCNO), el cual a su vez se descompone como sigue: 2 4 + 2 +2 + +2


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian Gonzlez Legajo N 3149 El contenido de carbono de la superficie endurecida desarrollada en el bao de cianuro aumenta al incrementarse la concentracin de cianuro del bao, proporcionando de este modo considerable flexibilidad. Un bao que opera a 843C y contiene aproximadamente 3% de cianuro puede utilizarse para restablecer el carbono en los aceros descarburizados, mientras que un bao con 30% de cianuro a la misma temperatura desarrollar una capa dura de 0.13 mm en la superficie de un acero al 0.65% de carbono en 45 min. Generalmente se utilizan 3 tanques de calentamiento. El lquido del primer tanque se utiliza para precalentar las piezas. El segundo contiene una solucin salina de 30% de NaCN que se utiliza para endurecer la capa. El tercer tanque es utilizado para el temple. Normalmente, las piezas se templan inmediatamente despus de la cianuracin. Debido a que el endurecimiento se debe principalmente al nitrogeno, el temple no debe ser rpido. Por lo tanto, las piezas cianuradas se templan en aceite ms que en agua. Esto elimina riesgos de distorsin y ruptura.

Ventajas y desventajas de la cianuracinVentajas La cianuracin es un proceso de endurecimiento superficial relativamente econmico porque puede utilizarse aceros al carbono comunes. Es un proceso bastante rpido utilizado en aplicaciones que requieren un capa delgada y dura. Desventajas La cianuracin puede ser un proceso riesgoso. Las sales de cianuro son venenosas, los humos resultantes pueden ser fatales si son inhalados. El rea que rodea al horno debe estar muy bien ventilado. Se deben tener cuidados especiales de seguridad cuando se manejan materiales cianurados. Si el lquido del bao de sal hace contacto con una herida abierta, los resultados pueden ser muy serios.


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SulfinizacinDefinicinEl sulfinizado es un tratamiento termoqumico, que consiste en calentar el acero, fundicin y otros metales en un bao de sales alrededor de 570C, durante cierto tiempo en un medio capaz de cederle carbono, nitrgeno y azufre.

Objetivos del sulfinizadoEntre los objetivos que se logran con el sulfinizado, se citan los siguientes: a) Mejorar la friccin, reduciendo el coeficiente de rozamiento. b) Aumentar considerablemente la resistencia a la fatiga, por efecto de la microdureza que origina una caparazn dura. c) Eliminar, en la mayora de los casos, el agarre o gripado por frotamiento de metal con metal en virtud de la autolubricacin por el azufre. d) Tratar piezas rectificadas sin necesidad de una operacin mecnica o trmica posterior. e) Mejorar considerablemente la resistencia a la corrosin. Es necesario, sin embargo, realizar una limpieza muy cuidadosa para eliminar toda traza de sal. f) Mejorar la resistencia al desgaste del acero rpido tratado, en particulas por la no adherencia en el til, por frotamiento de la viruta del corte. g) Mejorar las condiciones de trabajo de los bronces, cuando no tienen aleantes de punto de fusin inferior a 500C.

DescripcinLa Sulfinizacin es un tratamiento trmico superficial que tiene por objeto incorporar azufre a la capa superficial de la pieza que se va a tratar, para aumentar las propiedades antifriccin y, por tanto, la resistencia al desgaste. Este azufre se incorpora al material base en forma de sulfuros de manganeso, hierro, etc., y, cuando las condiciones de trabajo (presin y temperatura) de la pieza en servicio son las propias del gripado, se libre azufre de la superficie y acta de lubricante. La Sulfinizacin se realiza sumergiendo las piezas que se han de tratar en un bao de cianuro de sodio (95%) y sulfito de sodio (5%) fundidos. Las reacciones que tienen lugar son: 3 + + + +4 3 + + +

La operacin suele durar de una a dos horas, pues para tiempos mayores se consigue menos dureza superficial, porque existe mayor difusin de los componentes endurecedores. Industrias mineras de base metlica - 2010 Pgina 15


Comparacin de los distintos mtodos de endurecimiento superficialEn la pgina siguiente se muestra un cuadro comparativo de las distintas tcnicas de endurecimiento superficial. Puede utilizarse para elegir el tipo de tratamiento conveniente en una situacin particular.


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BibliografaSturla, A.E. Tratamientos trmicos de los aceros. Tomo II. Ed. Nueva Librera. Buenos Aires, Argentina. 2002. Avner, S.H. Introduccin a la Metalurgia Fsica. Editorial McGraw-Hill. Mxico DF. 1988. Brandt, D.A.; Warner, J.C. Metallurgy Fundamentals. The Goodheart-Willcox Company. USA. 2005. Morral, F.R.; Jimeno, E.; Molera, P. Metalurgia General. Tomo II. Ed. Revert. Barcelona, Espaa. 1982.


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