tratamientos termoquimicos
Páginas: 23 (5515 palabras)
Publicado: 10 de noviembre de 2013
Unidad IV: Tratamiento térmico superficial o endurecido superficial.
Numerosas aplicaciones industriales requieren una superficie dura resistente al desgaste, llamada capa o región superficial, y una relativamente suave y tenaz en su interior, llamada parte interna. Hay cinco métodos principales de tratamiento térmico superficial:
1. Carburización,
2. Nitruración,
3. Cianuración ocarbonitruración
4. Endurecimiento por flama
5. Endurecimiento por inducción.
Los tres primeros métodos cambian la composición química: la carburización por la adición de carbono, la nitruración por la adición de nitrógeno y la cianuración por la adición de carbono y de nitrógeno. Los dos últimos no cambian la composi ción química del acero y son esencialmente métodos de endurecimiento pocopro fundo. En los métodos de endurecimiento por flama y por inducción, el acero debe ser capaz de endurecerse; por tanto, el contenido de carbono debe ser como del 0.30% o mayor.
Carburización
Este es el más viejo y uno de los más baratos métodos de endurecimiento superficial. Un acero de bajo carbono, generalmente como del 0.20% de carbono o menos, se coloca en una atmósfera que contienegrandes cantidades de monóxido de carbono. La temperatura de carburización usual es de 1700°F. A esta temperatura, tiene lugar la siguiente reacción:
Fe + 2CO → Fe(c) + CO2
Donde Fe(c), representa el carbono disuelto en austenita. La máxima cantidad de carbono que puede disolverse en austenita a 1700°F está señalada en el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro en la línea Acm. Portanto, rápidamente se forma una capa superficial de alto carbono (como del 1.2 %). Como la parte interna es de bajo contenido de carbono, los átomos de carbono que tratan de al canzar el equilibrio empezarán a difundir hacia adentro. La rapidez de difusión del carbono en austenita, a una temperatura dada, depende del coeficiente de difusión y del gradiente de concentración del carbono. Encondiciones de operación están dar y conocidas, con la superficie a una concentración fija de carbono, se puede predecir la forma del gradiente de carbono, con razonable exactitud, como una función del tiempo transcurrido. Después de que la difusión ha tenido lugar por la cantidad de tiempo requerida, dependiente de la profundidad deseada para la parte externa, la pieza se saca del horno y se enfría. Si lapieza se enfría en un horno y se examina microscópicamente, el gradiente de carbono será visible en el cambio gradual de la estructura. En la superficie está la zona hipereutectoide de per lita con una red blanca de cementita, seguida sólo por la zona eutectoide de perlita y finalmente la Zona hipoeutectoide de perlita y ferrita, con la cantidad de ferrita aumentando hasta que se alcanza la parteinterna. Esto se ilustra en la figura 8.70.
La profundidad de la superficie dura puede medirse microscópicamente con un ocular de micrómetro. El gradiente de carbono y la profundidad de la superficie dura, pueden determinarse experimentalmente colocando la pieza en un torno y maquinando muestras para análisis químico, con incrementos de 0.005 pulg hasta que se alcanza la parte interna. Sehace el análisis para determinar el contenido de carbono y los resultados pueden graficarse como en la figura 8.71. La figura 8.72 y la tabla 8.7 muestran la relación de tiempo y temperatura con la profundidad de la parte externa.
La ecuación de carburización dada anteriormente, Fe + 2CO → Fe(c) + CO2, es reversible y puede proceder a la izquierda, eliminando carbono de la capasuperfi cial si el acero se calienta en una atmósfera que contiene dióxido de carbono (CO2). Esto se llama descarburizacíón. Otras posibles reacciones de descarburización son
Fe(c) + H2O → Fe + CO + H2
Fe(c) + O2 → Fe + CO2
La descarburización es un problema principalmente con los aceros al alto carbono y los aceros para herramienta. La superficie, carente de carbono, no se transformará...
Numerosas aplicaciones industriales requieren una superficie dura resistente al desgaste, llamada capa o región superficial, y una relativamente suave y tenaz en su interior, llamada parte interna. Hay cinco métodos principales de tratamiento térmico superficial:
1. Carburización,
2. Nitruración,
3. Cianuración ocarbonitruración
4. Endurecimiento por flama
5. Endurecimiento por inducción.
Los tres primeros métodos cambian la composición química: la carburización por la adición de carbono, la nitruración por la adición de nitrógeno y la cianuración por la adición de carbono y de nitrógeno. Los dos últimos no cambian la composi ción química del acero y son esencialmente métodos de endurecimiento pocopro fundo. En los métodos de endurecimiento por flama y por inducción, el acero debe ser capaz de endurecerse; por tanto, el contenido de carbono debe ser como del 0.30% o mayor.
Carburización
Este es el más viejo y uno de los más baratos métodos de endurecimiento superficial. Un acero de bajo carbono, generalmente como del 0.20% de carbono o menos, se coloca en una atmósfera que contienegrandes cantidades de monóxido de carbono. La temperatura de carburización usual es de 1700°F. A esta temperatura, tiene lugar la siguiente reacción:
Fe + 2CO → Fe(c) + CO2
Donde Fe(c), representa el carbono disuelto en austenita. La máxima cantidad de carbono que puede disolverse en austenita a 1700°F está señalada en el diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro en la línea Acm. Portanto, rápidamente se forma una capa superficial de alto carbono (como del 1.2 %). Como la parte interna es de bajo contenido de carbono, los átomos de carbono que tratan de al canzar el equilibrio empezarán a difundir hacia adentro. La rapidez de difusión del carbono en austenita, a una temperatura dada, depende del coeficiente de difusión y del gradiente de concentración del carbono. Encondiciones de operación están dar y conocidas, con la superficie a una concentración fija de carbono, se puede predecir la forma del gradiente de carbono, con razonable exactitud, como una función del tiempo transcurrido. Después de que la difusión ha tenido lugar por la cantidad de tiempo requerida, dependiente de la profundidad deseada para la parte externa, la pieza se saca del horno y se enfría. Si lapieza se enfría en un horno y se examina microscópicamente, el gradiente de carbono será visible en el cambio gradual de la estructura. En la superficie está la zona hipereutectoide de per lita con una red blanca de cementita, seguida sólo por la zona eutectoide de perlita y finalmente la Zona hipoeutectoide de perlita y ferrita, con la cantidad de ferrita aumentando hasta que se alcanza la parteinterna. Esto se ilustra en la figura 8.70.
La profundidad de la superficie dura puede medirse microscópicamente con un ocular de micrómetro. El gradiente de carbono y la profundidad de la superficie dura, pueden determinarse experimentalmente colocando la pieza en un torno y maquinando muestras para análisis químico, con incrementos de 0.005 pulg hasta que se alcanza la parte interna. Sehace el análisis para determinar el contenido de carbono y los resultados pueden graficarse como en la figura 8.71. La figura 8.72 y la tabla 8.7 muestran la relación de tiempo y temperatura con la profundidad de la parte externa.
La ecuación de carburización dada anteriormente, Fe + 2CO → Fe(c) + CO2, es reversible y puede proceder a la izquierda, eliminando carbono de la capasuperfi cial si el acero se calienta en una atmósfera que contiene dióxido de carbono (CO2). Esto se llama descarburizacíón. Otras posibles reacciones de descarburización son
Fe(c) + H2O → Fe + CO + H2
Fe(c) + O2 → Fe + CO2
La descarburización es un problema principalmente con los aceros al alto carbono y los aceros para herramienta. La superficie, carente de carbono, no se transformará...
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