Unidad 12 - Tratamientos termoquímicos de los aceros

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

Unidad N° 12 “Tratamientos termoquímicos de los aceros” Introducción................................................................................................................................ 2 Carburación o cementación (Carburizing) ................................................................................... 2 Definición ...................................................................................................................................... 2 Objetivos de la carburación .......................................................................................................... 2 Descripción ................................................................................................................................... 3 Tipos de carburación..................................................................................................................... 4 Carburación sólida .................................................................................................................... 4 Carburación gaseosa ................................................................................................................ 5 Carburación líquida .................................................................................................................. 7 Nitruración (Nitriding)................................................................................................................. 8 Definición ...................................................................................................................................... 8 Objetivos de la nitruración ........................................................................................................... 8 Descripción ................................................................................................................................... 9 Ventajas y desventajas................................................................................................................ 10 Carbonitruración o nitrocarburación (Carbonitriding) ............................................................... 11 Definición .................................................................................................................................... 11 Objetivos de la carbonitruración ................................................................................................ 11 Descripción ................................................................................................................................. 11 Cianuración o carbonitruración líquida (Cyaniding)................................................................... 13 Definición .................................................................................................................................... 13 Objetivos de la cianuración......................................................................................................... 13 Descripción ................................................................................................................................. 13 Ventajas y desventajas de la cianuración ................................................................................... 14 Sulfinización .............................................................................................................................. 15 Definición .................................................................................................................................... 15 Objetivos del sulfinizado ............................................................................................................. 15 Descripción ................................................................................................................................. 15 Comparación de los distintos métodos de endurecimiento superficial...................................... 16 Bibliografía................................................................................................................................ 18

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Introducción Los tratamientos termoquímicos, consisten en calentar un producto siderúrgico a una determinada temperatura en un medio capaz de cederle, carbono, carbono y nitrógeno, nitrógeno, etc., durante cierto tiempo y luego, en general enfriarlo en un líquido, al aire, dentro del horno o por contacto con un sólido. Estos tratamientos tienen efecto solo superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los componentes dejando el núcleo más blando y flexible. No solo se producen cambios en la estructura del acero, sino también en su composición química, añadiendo diferentes productos químicos durante el proceso del tratamiento. Se efectúan en aceros de bajo porcentaje de carbono (menos del 0,30 % C) y requieren el uso de calentamiento y enfriamiento en atmósferas especiales. Los distintos tipos de tratamientos termoquímicos son: • • • •

Carburación o cementación, cuando se adiciona carbono. Nitruración, cuando se incorpora nitrógeno. Cianuración y carbonitruración, cuando se incorpora carbono y nitrógeno. Sulfinización, cuando se incorpora azufre.

Los tratamientos termoquímicos pertenecen a lo que se denominan tratamientos térmicos superficiales. Éstos 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 núcleo. En muchas aplicaciones es conveniente emplear una pieza de acero cuya porción interior o núcleo sea tenaz y dúctil y posea una superficie dura, que resista el desgaste y la corrosión.

Carburación o cementación (Carburizing) Definición La carburación es un tratamiento termoquímico que consiste en calentar un producto siderúrgico durante cierto tiempo a una temperatura superior a Ac3, en un medio capaz de cederle carbono y luego enfriarlo en un líquido, al aire o por contacto con un sólido.

Objetivos de la carburación La finalidad principal que se persigue mediante la incorporación de carbono y el temple posterior es obtener. a) b) c) d)

Dureza superficial elevada. Gran resistencia al desgaste. Núcleo resistente, dúctil o tenaz, de acuerdo con los requerimientos del uso. Elevación de límite de fatiga.


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Descripción Este es el más viejo y uno 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 contiene grandes cantidades de monóxido de carbono. La temperatura usual de carburización es de 930ºC. A esta temperatura, tiene lugar la siguiente reacción: 2 Donde representa el carbono disuelto en austenita. La máxima cantidad de carbono que puede disolverse en austenita a 930ºC está señalada en el diagrama de equilibrio hierro-carburo carburo de hierro en la línea Acm. Por lo tanto, rápidamente se forma una capa superficial al de alto carbono (como del 1.2%). Como la parte interna es de bajo contenido de carbono, los átomos de carbono que tratan de alcanzar el equilibrio empezarán a difundir hacia adentro. La rapidez de difusión del carbono en austenita, austenita, a una determinada temperatura, peratura, depende del coeficiente de difusión y del gradiente de concentración del carbono. Una vez 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 horn y se enfría.

Si la pieza 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 eutectoide de perlita con una red blanca de cementita, seguida sólo lo por la zona 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 González Legajo N° 3149 La ecuación de carburización dada anteriormente, es reversible y puede proceder a la izquierda, ierda, eliminando carbono de la capa superficial si el acero se caliente en una atmósfera que contiene dióxido de carbono . Esto se llama descarburización. La descarburización puede prevenirse mediante una atmósfera endotérmica de gas en el horno, a fin de proteger la superficie del acero del oxígeno, del dióxido de carbono y del vapor de agua. Una atmósfera endotérmica de gas se prepara haciendo reaccionar mezclas relativamente ricas de aire y de gas hidrocarburo (por lo general, gas natural) natural) en un generador calentado externamente en presencia de un catalizador de níquel.

Tipos de carburación La carburación puede realizarse por tres procedimientos: carburación en fase sólida, carburación en fase gaseosa y carburación en fase líquida. Carburación sólida En esta técnica, la más antigua, las piezas a ser endurecidas se “empacan” en una caja metálica junto con material carbonáceo (carbón 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 carbón en monóxido de carbono (entre 815 y 980 ºC dependiendo del tipo de acero). Las piezas deben calentarse por encima de la temperatura de transformación superior, así ocurre la transformación ción a austenita. Durante el calentamiento, el monóxido 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 carburación, en fase sólida, da, son las siguientes:

2

2

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

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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 carbón está virtualmente agotada. Por lo tanto, luego de un período 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 típico utilizado para la carburación en fase sólida.

Las principales ventajas de este método son que no requiere una atmósfera preparada y es eficiente y económico para el procesamiento individual de pequeñas 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 método de carburización por gas; las piezas no pueden templarse directamente desde la temperatura de carburización; y se consume excesivo tiempo en calentar y enfriar la carga. Sumado a esto, es un método por “lotes” y no se presta para alta producción. Carburación ón gaseosa En este método, el acero de bajo carbono se calienta dentro de un horno lleno de un gas carbonáceo. El gas puede ser gas natural, etano, propano, butano, monóxido de carbono, o hidrocarburos fluidos vaporizados.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 Los agentes carburantes están constituidos c por una mezcla de un gas portador (normalmente endotérmico) y de un gas carburante (metano, propano, butano, etc.) Los hidrocarburos butano y propano, si se calientan a temperaturas de 500 a 600ºC, tienden a disociarse en metano, el cual a temperaturas eraturas elevadas sufre una reacción de pirolisis: 2 Los átomos 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 más tiempo se deje el acero en el horno, o, más profundo difunde el carbono. 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 carburación sólida, la carburación gaseosa requiere que las piezas se calienten hasta la temperatura de austenización para lograr una penetración completa del carbono. El calentamiento varía desde 815ºC hasta 980ºC, dependiendo del tipo de acero de bajo carbono. Se utilizan distintos tipos de hornos para realizar carburación c ón gaseosa. Los hornos continuos son los más utilizados hoy en día porque son más eficientes y menos costosos que otros.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 La carburación gaseosa presenta varias ventajas sobre la sólida. Es un proceso más rápido, y requiere menos mano de obra. La profundidad de penetración puede ser controlada más precisamente. Es más práctica cuando deben endurecerse cantidades más grandes. La desventaja de la carburación es que los equipos y los materiales son caros, mientras que la carburación sólida puede realizarse sin maquinaria especial. Carburación líquida Es un método étodo de endurecimiento superficial de acero que consiste en colocar a éste en un baño de cianuro fundido, de modo que el carbono se difundirá desde el baño hacia adentro del metal y producirá una parte superficial, comparable con la de la carburización por empaque o por gas. Puede distinguirse de la Cianuración por el carácter y composición de la superficie dura producida. Las superficies endurecidas con cianuro son más altas en nitrógeno y máss bajas en carbono; lo inverso es cierto para las superficies endurecidas por carburación por líquido. El líquido carburizante puede ser cianuro de sodio (NaCN), cianuro de bario [Ba(CN)2], o cianuro de calcio [Ca(CN)2]. El baño de sal suele calentarse eléctricamente. éctricamente. En la mayoría de los tanques, la solución es agitada para mantener un movimiento uniforme. El mecanismo de la carburación denominada líquida se realiza también a través del estado gaseoso, pues el cianuro, a elevadas temperaturas, y en presencia presencia de oxígeno, se descompone según las siguientes reacciones: reacciones 2 2 4 2 2 2 2 2 2 El agente carburante es el monóxido de carbono, que actúa conjuntamente con el nitrógeno. No obstante, la presencia de haluros de metales alcalinotérreos en el baño de cianuros fundidos, disminuye sensiblemente el contenido en nitrógeno de la zona carburada y favorece, por tanto, la difusión del carbono. La función desempeñada por el el cloruro de bario, por ejemplo, en la carburación en fase líquida, 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 González Legajo N° 3149 Donde (C) representa el carbono que pasa al acero por difusión. La carburación líquida tiene varias ventajas sobre las carburaciones gaseosa y sólida. El líquido tiende a transferir el calor más rápidamente, entonces el carbono penetra el acero muy rápidamente en la primera hora de la carburación. Además, la carburación líquida es un proceso más eficiente para la producción de capas delgadas y uniformes. La capa es más uniforme porque el líquido tiende a fluir más uniformemente que el gas. Sin embargo, existen también varias razones por las cuales la carburación líquida no siempre es la mejor técnica de cementación. En el baño de cianuro, siempre se absorbe algo de nitrógeno, que provoca un endurecimiento inmediato. Por lo tanto, estas piezas no pueden ser luego mecanizadas. Además, las sales de cianuro son tóxicas. Las piezas deben ser enjuagadas luego de la carburización líquida para prevenir la corrosión. Esto toma tiempo y requiere equipamiento adicional. Los baños de sales usualmente contienen cámaras pequeñas, por lo que resulta impráctico sumergir piezas grandes e irregulares. Por esta razón, la carburación líquida se utiliza para endurecer superficies de piezas pequeñas.

Nitruración (Nitriding) Definición Se entiende por nitruración al tratamiento termoquímico del acero al carbono y del acero aleado, en atmósfera de nitrógeno, con el cual se consiguen capas duras, resistentes al desgaste y a la corrosión, debido a la formación de nitruros de hierro, de cromo, de molibdeno, de vanadio, de níquel, etc.

Objetivos de la nitruración La nitruración 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 580ºC. c) Resistencia al desgaste excepcional, especialmente para usos específicos, entre los que se incluye el caso de desgaste por contacto, metal con metal. d) Baja tendencia al engrane, agarrotamiento o gripado, aún en condiciones deficientes de lubricación. e) Aumento del límite de resistencia a la fatiga, particularmente reduce la sensibilidad a la entalladura. f) Mejora notablemente la resistencia a la corrosión. g) Mínima distorsión o alabeo de las piezas luego del tratamiento final de nitruración. 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 metálica - 2010

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Descripción Este es un proceso para endurecimiento superficial superficial de aceros aleados en una atmósfera constituida por una mezcla en proporciones adecuadas de gas amoniaco y amoniaco disociado. La efectividad del proceso depende de la formación de nitruros en el acero por la reacción de nitrógeno con ciertos elementos entos de aleación. Aunque, a temperaturas adecuadas y con la atmósfera apropiada, todos los aceros son capaces de formar nitruros de hierro, los mejores resultados se obtienen en aquellos que contienen uno o más de los principales elementos de aleación que forman el nitruro. Estos elementos son aluminio, cromo y molibdeno. El nitrógeno debe proporcionarse en la forma atómica o naciente, en tanto que el nitrógeno molecular no reaccionará. La nitruración se lleva a cabo calentando las piezas en un horno de atmósfera at controlada, que se mantiene a temperatura comprendida entre 500 y 600ºC y al que se hace llegar una corriente de amoníaco. En estas condiciones térmicas, el amoníaco, en contacto con la superficie de las piezas, se disocia de acuerdo con la siguiente siguien reacción: 3 El nitrógeno atómico, 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 operación de nitruración suele ser relativamente larga, rga, pues, para conseguir espesores de capa de 0.5 mm, se necesitan períodos de tiempo del orden de 70 horas. El mecanismo de endurecimiento superficial mediante nitruración, no es otro que la distorsión creada en la estructura cristalina del acero por precipitación cipitación de los nitruros. Los nitruros de los elementos de aleación, los cuales precipitan inmediatamente después de su formación, por este motivo, dificultan la difusión del nitrógeno hacia el interior de la pieza que se va a tratar. n tratamiento final, en contraste con los demás procedimientos de La nitruración es un endurecimiento superficial, que exigen la operación complementaria de temple. Industrias mineras de base metálica - 2010

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Ventajas y desventajas Ventajas • •

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Dureza. De todos los procesos de endurecimiento superficial, la nitruración provee la mayor dureza. Se han alcanzado valores de 70 en la escala Rockwell C. Dureza inmediata. Tan pronto como el nitrógeno 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 nitruración, los átomos de nitrógeno se unen a la superficie de hierro a temperaturas inferiores a la de transformación del acero. Se usan calentamientos entre 480-540ºC. Es el único método de endurecimiento superficial que opera a temperaturas relativamente bajas, lo que es más conveniente y económico. Eliminación de la distorsión. La nitruración genera menos tensiones internas y más estabilidad dimensional en el acero. Esto se debe a la baja temperatura y a la ausencia de temple posterior. Resistencia a la corrosión. Las superficies nitruradas son más resistentes a la corrosión que la de otras piezas endurecidas superficialmente. No se ven afectadas por la humedad, condiciones salinas, agua, aceite, gasolina y otros agentes corrosivos. Resistencia térmica. El recalentamiento de las piezas a temperaturas entre 540590ºC por un período pequeño 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 sí, para prevenir la corrosión.

Desventajas •

Lentitud. Es el tratamiento de endurecimiento superficial más lento. Para completarse requiere varios días. Por esta razón, está limitado a la producción de capas muy delgadas.


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 • Costo. Es un proceso caro. El gas amoníaco es mucho más costoso que otros gases carburizantes. También el equipamiento es más 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 más costosos. • Crecimiento en tamaño. A medida que las piezas toman nitrógeno, comienzan a hincharse. Esto puede afectar el dimensionamiento preciso. En la mayoría 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 carburación es más conveniente. • Control. La nitruración requiere un control muy específico. La cámara de calentamiento debe mantenerse a baja temperatura y debe estar sellada con amoniaco gaseoso. El porcentaje de amoníaco debe ser cuidadosamente regulado por un operador experimentado.

Carbonitruración o nitrocarburación (Carbonitriding) Definición La carbonitruración es un tratamiento termoquímico que consiste en calentar un producto siderúrgico a temperaturas comprendidas entre 700 y 890ºC, en un medio capaz de cederle carbono y nitrógeno, durante cierto tiempo, para luego enfriarlo en aceite, baños de sales, en algunos caos en agua y a temperaturas subcero. Tanto el amoníaco como el gas natural se ponen en contacto con las piezas, produciendo una combinación de carburo de hierro y nitruros de hierro.

Objetivos de la carbonitruración La carbonitruración, mediante la incorporación simultánea de carbono y nitrógeno, puede tener por objetivos algunas de las finalidades siguientes: a) Lograr una elevada dureza superficial, aún mayor que la de carburación. b) Aumentar la templabilidad de la capa periférica, gracias a la presencia del nitrógeno. c) Utilizar temperaturas de tratamiento inferiores a las de carburización. d) Factibilidad de realizar el temple directo desde el medio cementante. e) Mayor economía de combustible, mantenimiento de los equipos y menor costo de la pieza por utilizar en general aceros al carbono que son más baratos. f) Lograr mayor resistencia a la corrosión, al desgaste y a la fatiga, presumiblemente debido a los compuestos formados sobre la superficie tratada.

Descripción La carbonitruración es un proceso de endurecimiento superficial en el cual un acero se calienta en una atmósfera gaseosa de tal composición que el carbono y el nitrógeno se absorben simultáneamente. El término carbonitruración es engañoso porque implica un Industrias mineras de base metálica - 2010

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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 proceso de nitruración modificado. Realmente, la carbonitruración es un cambio de carburización, y el término nitrocarburización sería más descriptivo. Las atmósferas utilizadas en carbonitruración generalmente incluyen una mezcla de gas portador, gas enriquecedor e y amoníaco. El gas portador suele ser una mezcla de nitrógeno, hidrógeno y monóxido de carbono producido en un generador endotérmico, como en el de carburización por gas. El gas portador se proporciona al horno bajo presión positiva a fin de prevenir pr infiltración por aire y actúa como una sustancia inerte para los gases activos (hidrocarburos y amoníaco), haciendo de este modo que el proceso sea más fácil de controlar. El gas enriquecedor es generalmente propano o gas natural y constituye la principal ncipal fuente para el carbono añadido a la superficie. A la temperatura del horno, el amoníaco añadido (NH3) se disocia para proporcionar el nitrógeno a la superficie del acero.

La carbonitruración puede ser llevada a cabo a temperaturas de 760-930ºC, 760 930ºC, cerca ce de 55ºC por debajo de las temperaturas típicas de carburación. Suele usarse templado en aceite, que es un técnica menos drástica que el templado en agua, esto se debe a que el endurecimiento puede Industrias mineras de base metálica - 2010

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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 ocurrir con tasas de enfriamiento más lentas. Esto reduce las tensiones internas y las posibilidades de ruptura y distorsión. La presencia de nitrógeno en la austenita explica las principales diferencias entre carbonitruración y carburización. La austenita carbono-nitrógeno es estable a temperaturas inferiores que la austenita al carbono puro y se transforma con más lentitud al enfriarse, por lo tanto, la carbonitruración se puede efectuar a temperaturas inferiores y permite rapideces de enfriamiento más lentas que la carburación en la operación de endurecimiento.

Cianuración o carbonitruración líquida (Cyaniding) Definición La cianuración o carbonitruración líquida, es un tratamiento termoquímico que consiste en calentar un producto siderúrgico, durante cierto tiempo, a una temperatura sobre el punto crítico inferior Ac1, en un medio capaz de cederle carbono y nitrógeno, para luego enfriarlo rápidamente en agua, aceite o baños de sales. Podría decirse que la cianuración es una forma de carbonitruración que utiliza líquido en vez de gas para impregnar la superficie de un acero con carbono y nitrógeno.

Objetivos de la cianuración La Cianuración 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 características sobre superficies terminadas que no requieren rectificación o bien lograr una mínima deformación: alabeo o distorsión compatible con el uso.

Descripción La cianuración es similar a la carburación líquida en el hecho a que utiliza un baño de sal fundida para calentar el acero. El baño de sal está compuesto de sal de cianuro fundida, por ejemplo cianuro de sodio, cianuro de calcio, o cianuro de potasio. La mezcla que más se utiliza está formada por 30% NaCN, 40% Na2CO3 y 30% NaCl. Esta mezcla tiene un punto de fusión de 615ºC y se conserva estable, en condiciones de operación continuas. Los agentes activos de endurecimiento de los baños de cianuración, carbono y nitrógeno no se producen directamente del cianuro de sodio (NaCN). El cianuro fundido se descompone ante la presencia de aire en la superficie del baño, para producir cianato de sodio (NaCNO), el cual a su vez se descompone como sigue: 2 + → 2

4 → + 2 + + 2


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Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ciencias Aplicadas a la Industria Alumno: Cristian González Legajo N° 3149 El contenido de carbono de la superficie endurecida desarrollada en el baño de cianuro aumenta al incrementarse la concentración de cianuro del baño, proporcionando de este modo considerable flexibilidad. Un baño que opera a 843ºC y contiene aproximadamente 3% de cianuro puede utilizarse para restablecer el carbono en los aceros descarburizados, mientras que un baño con 30% de cianuro a la misma temperatura desarrollará 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 líquido del primer tanque se utiliza para precalentar las piezas. El segundo contiene una solución 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 después de la cianuración. Debido a que el endurecimiento se debe principalmente al nitrogeno, el temple no debe ser rápido. Por lo tanto, las piezas cianuradas se templan en aceite más que en agua. Esto elimina riesgos de distorsión y ruptura.

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


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Sulfinización Definición El sulfinizado es un tratamiento termoquímico, que consiste en calentar el acero, fundición y otros metales en un baño de sales alrededor de 570ºC, durante cierto tiempo en un medio capaz de cederle carbono, nitrógeno y azufre.

Objetivos del sulfinizado Entre los objetivos que se logran con el sulfinizado, se citan los siguientes: a) Mejorar la fricción, reduciendo el coeficiente de rozamiento. b) Aumentar considerablemente la resistencia a la fatiga, por efecto de la microdureza que origina una caparazón dura. c) Eliminar, en la mayoría de los casos, el agarre o gripado por frotamiento de metal con metal en virtud de la autolubricación por el azufre. d) Tratar piezas rectificadas sin necesidad de una operación mecánica o térmica posterior. e) Mejorar considerablemente la resistencia a la corrosión. Es necesario, sin embargo, realizar una limpieza muy cuidadosa para eliminar toda traza de sal. f) Mejorar la resistencia al desgaste del acero rápido tratado, en particulas por la no adherencia en el útil, por frotamiento de la viruta del corte. g) Mejorar las condiciones de trabajo de los bronces, cuando no tienen aleantes de punto de fusión inferior a 500ºC.

Descripción La Sulfinización es un tratamiento térmico superficial que tiene por objeto incorporar azufre a la capa superficial de la pieza que se va a tratar, para aumentar las propiedades antifricción 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 (presión y temperatura) de la pieza en servicio son las propias del gripado, se libre azufre de la superficie y actúa de lubricante. La Sulfinización se realiza sumergiendo las piezas que se han de tratar en un baño de cianuro de sodio (95%) y sulfito de sodio (5%) fundidos. Las reacciones que tienen lugar son: 3 + ⇌ 3 + + ⇌ +

+ ⇌ + + 4 ⟶ La operación suele durar de una a dos horas, pues para tiempos mayores se consigue menos dureza superficial, porque existe mayor difusión de los componentes endurecedores. Industrias mineras de base metálica - 2010

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Comparación de los distintos métodos de endurecimiento superficial En la página siguiente se muestra un cuadro comparativo de las distintas técnicas de endurecimiento superficial. Puede utilizarse para elegir el tipo de tratamiento conveniente en una situación particular.


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Bibliografía Sturla, A.E. “Tratamientos térmicos de los aceros”. Tomo II. Ed. Nueva Librería. Buenos Aires, Argentina. 2002. Avner, S.H. “Introducción a la Metalurgia Física”. Editorial McGraw-Hill. México 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. Reverté. Barcelona, España. 1982.


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