Mtratamientos termoquimi

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Tratamientos termoquímicos
Se llama tratamiento termoquímico al aumento en la composición química superficial del acero por difusión de un elemento determinado (C, N, Al, Cr y otros) desde el medio exterior y a alta temperatura. Esto
se produce en tres etapas:
1) separación, en la atmósfera, del elemento difundidor al estado atómico;
por ejemplo:
a) disociación del amoníaco para obtenernitrógeno (nitruración gaseosa)
3 2 2NH → 2N + 3H
b) disociación del monóxido de carbono para obtener carbono (cementación)
CO → CO +C 2 2
2) contacto de los átomos del elemento difundidor con la superficie del acero y formación de enlaces químicos
con los átomos del metal base
3) difusión hacia el interior del metal.
La velocidad de difusión de los distintos elementos en la red cristalinadel hierro depende del tipo de
solución sólida que formen con él; proceden con más facilidad los formadores de soluciones intersticiales
que los sustitucionales.
Materiales y Procesos 17
La concentración final en la superficie depende de la actividad química del medio, de manera de
asegurar la afluencia de átomos del elemento hacia ella, y de la velocidad de difusión que los conduce alinterior del metal.
La profundidad de capa obtenida depende de la temperatura y del tiempo de difusión, así como de la concentración del elemento en la superficie.
9.3.2.1- Cementación
Es el proceso por el cual se incorpora carbono en la capa superficial del acero. Con ello se logra una superficie de alta dureza que le proporciona resistencia al desgaste después de un temple, y aumenta el límite defatiga. Como se realiza en aceros de no más de 0.35 % de C, el núcleo conserva su capacidad de
absorber energía de impacto.
La profundidad de capa debe ser tal que no se produzcan deformaciones permanentes en ella. Por lo tanto, será tanto mayor (de 0.8 a 1.4 mm.) cuanto más grande sea el esfuerzo a que está sometida la misma. Si sólo se requiere resistencia al desgaste, se usan capas de bajaprofundidad (0.1 a 0.5 mm.).
La cementación se realiza a temperatura superior a Ac3 (900 a 950ºC) de modo que el carbono difunde en la red cristalina del hierro γ; cuando se alcanza el límite de saturación de la austenita, en la superficie se puede formar una capa de cascarilla. Pero esto raramente se observa; en las condiciones normales, durante la cementación sobre Ac3 se forma sólo austenita,y, luego del enfriamiento lento, los productos de su transformación (ferrita y cementita).
La capa cementada tiene una concentración variable de carbono en su espesor (Fig. 20), decreciente hacia el interior de la pieza; el objetivo es obtener la composición eutectoide en la superficie.
Fig. 20: Distribución de carbono desde la superficie
9.3.2.1.1- Procesos de cementación
a- Cementaciónsólida
El medio cementante es carbón vegetal‚ activado con CO Ba 3 . Las piezas, después de una limpieza preliminar, se colocan en cajas de acero inoxidable o refractario de forma rectangular o cilíndrica, entre capas Materiales y Procesos 18
sucesivas del carbón cementante. Una vez tapada la caja, los bordes se recubren con arcilla refractaria o con una mezcla de arcilla y arena de río diluída enagua hasta un estado pastoso, y se coloca en el horno.
La temperatura de cementación es entre 910 y 930ºC y el tiempo se establece en base a las dimensiones de la caja y a la profundidad de capa deseada. El aumento de la temperatura hasta 950 a 1000ºC con el empleo de carburantes menos activos y de aceros originalmente de grano fino, no propensos al recalentamiento, permite acelerarconsiderablemente la cementación.
Agregando carbonatos se activa fuertemente el medio cementante. El porcentaje de activador a agregar depende del porcentaje de carbono deseado en la superficie. De todas maneras, este proceso presenta el inconveniente de la imposibilidad de un control efectivo.
b- Cementación líquida
El baño de sales está contenido en crisoles de acero refractario calentados por gas o...
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