Endurecimiento superficial

1. ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL DEL ACERO
Las actuales exigencias tecnológicas ponen de manifiesto la necesidad de disponer de materiales metálicos con elevadas prestaciones bajo condiciones de servicio críticas, así por ejemplo, las matrices metálicas empleadas en los procesos metalúrgicos del trabajado en frío y en caliente de los metales, necesitan de una alta tenacidad y elevada durezasuperficial, especialmente a alta temperatura.
Generalmente los tratamientos térmicos superficiales tienen por objeto el endurecimiento de la superficie de los metales y, por consiguiente, el aumento de la resistencia al desgaste, conservando la ductilidad y tenacidad del núcleo.
El endurecimiento superficial del acero se puede conseguir, fundamentalmente, mediante dos procedimientos: modificando lacomposición química de la superficie mediante la difusión de algún elemento químico (carbono, nitrógeno, azufre, etc.) en cuyo caso se le conoce como tratamiento termoquímico o modificando sólo la microestructura de la superficie por tratamiento térmico, conociéndose entonces como tratamiento superficial.
Los tratamientos termoquímicos aplicados al acero son aquellos en los cuales lacomposición de la superficie de la pieza se altera por la adición de carbono, nitrógeno u otros elementos. Los tratamientos más comunes son: carburización, nitruración, carbonitruración y boración. Estos procesos se aplican comúnmente a piezas de acero de bajo carbono para lograr una capa exterior dura, resistente al desgaste reteniendo un núcleo tenaz y dúctil. El término endurecimiento de capa superficial(case hardening) se usa frecuentemente para este tratamiento.
2. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
Una razón principal para endurecer el acero es retardar el desgaste en superficies de soportes, al frotamiento y al límite de fatiga de la pieza que se trata, pero el acero templado es relativamente frágil y poco resistente a la fatiga y al choque
Por lo tanto, para obtener una alta resistencia juntocon durabilidad es necesario endurecer las superficies exteriores seleccionadas de muchas partes de máquinas para soportar el desgaste, dejando sus núcleos suaves, dúctiles y tenaces
El temple superficial se realiza calentando la capa superficial del acero hasta una temperatura superior al punto critico (para austenitización), y con el enfriamiento posterior a una velocidad superior a la criticapara obtención de la martensita.
El objetivo fundamental del temple superficial es: aumentar la dureza superficial, la resistencia al desgaste y el límite de fatiga de la pieza que se trata. El núcleo de la pieza se conserva dúctil y tenaz y soporta las cargas de impacto. Los aceros de medio y alto carbono pueden endurecerse en la superficie por endurecimiento mediante flama, por inducción y enelectrolito
2.1. TEMPLE POR LLAMA
Este proceso es también conocido como “shorter process”, “shortering”, “flameado”, se emplea para endurecer superficialmente ciertas piezas de acero, que por su forma o dimensiones, no pueden ser endurecidas por otros métodos, se puede utilizar la llama de oxiacetileno, gas del alumbrado, gas natural y otros gases derivados del petróleo y de la gasolina. Eltemple por llama oxiacetilénica es el más utilizado.
El procedimiento consiste en templar determinadas zonas de las piezas, calentándolas con una llama oxiacetilénica como se muestra en la figura 1 y enfriándolas luego rápidamente.

Figura 1. Temple superficial mediante flama
Para conseguir que las capas duras queden bien adheridas el resto del material y para evitar posibles desconchamientossuperficiales, debido a una transición demasiado brusca en las zonas duras a las blandas, conviene que el contenido de carbono de los aceros este comprendido entre 0.30 % al 0.60 % de C.
Las instalaciones comprenden de uno a varios sopletes y varios chorros de agua que proviene de depósitos auxiliares. El foco de calor o la pieza se mueven constantemente o alternativamente para calentar y...