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TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

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jorge mario gualteros

on 11 May 2014

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Transcript of TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

Consiste en enriquecer las capas superficiales de la pieza de acero con elementos como el carbono (Carbonitruración), nitrógeno (nitruración) y carbono + nitrógeno (Carbonitruración), los cuales son utilizados para elevar la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y otras propiedades.
PROCESO TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
• Disociación: consiste en la descomposición de las moléculas y la formación de átomos activos del elemento que difunde.

• Absorción: sucede cuando los átomos del elemento que difunden se ponen en contacto con la superficie de la pieza de acero formando enlaces químicos con los átomos del metal.



ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Cementación solida: Las piezas se entierran en una caja llena de cementan te. El cual puede ser carbón vegetal, coque, huesos calcinados, entre otros. El proceso se basa en sumergir el material a las temperaturas de cementación, el carbono es trasportado desde el cementan te hasta la superficie del acero por medio del CO (formado por la falta de oxígeno) que se produce por la combinación del carbono con el oxígeno del aire.
A altas temperaturas el CO es inestable y al ponerse en contacto con la superficie del material se descompone de acuerdo con la reacción.

TIPOS DE CEMENTACIÓN
Difusión: es la penetración del elemento de saturación hacia la zona interior del metal, al penetrar los que se difunden en la red del disolvente la velocidad de difusión será más alta, siempre y cuando en la reacción se formen disoluciones solidas de sustitución.
ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

Son tratamientos térmicos en los que además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales.

1. CEMENTACIÓN

2. NITRURACIÓN

3. CARBONITRURACIÓN

CLASIFICACIÓN

CEMENTACIÓN

La cementación es un tratamiento termoquímico austenítico en el que se aporta tratamiento a la superficie de una pieza de acero mediante difusión, modificando su composición. La cementación consta de enriquecer la capa exterior del componente con carbono (carburación) o con carbono + nitrógeno conocida como Carbonitruración. Es comúnmente utilizada en aceros con bajo contenido en carbono (0.15- 0.20 %C).
La cementación liquida: se hace manteniendo el acero en contacto con un baño de sales a una temperatura elevada, con el fin de introducir carbono y nitrógeno o carbono solo en el metal. La mayoría de los baños de cementación contienen cianuro que introduce carbono y nitrógeno en la capa.
CEMENTACIÓN LIQUIDA
Existen varias etapas para los tratamientos térmicos, estos son:
La cementación se da por medio de gases, y se ha constituido en el método más popular. En los procesos de cementación con agentes carburantes sólidos o líquidos, se obtiene el gas cementante en la inmediata proximidad de la superficie que se va a cementar.

El gas formado en estas condiciones tiene una composición química apenas controlable y solo se puede modificar limitadamente.
Para solucionar estos inconvenientes se utiliza la cementación gaseosa. La cementación se puede realizar a partir de distintos gases. Tanto el metanol como el monóxido de carbono, a temperaturas elevadas, provocan la cementación.

CEMENTACIÓN GASEOSA
Es un tratamiento térmico realizado a temperaturas relativamente bajas (500-570° C), que proporciona nitrógeno en la superficie del acero y su difusión hacia el interior logrando durezas elevadas. Se aplica normalmente en piezas de acero previamente templado y revenido para lograr un núcleo resistente, capaz de soportar las cargas externas a que están sometidas y que se tramiten a través de la capa dura. El nitrógeno que se incorpora al acero a 500-570°C, tiene a esa temperatura, una velocidad de difusión mayor que el carbono, disminuyendo con el incremento de la temperatura.
NITRURACIÓN
TIPOS DE
NITRURACION
Existen tres procedimientos para la nitruración, los cuales son:
Iónica
liquido
Las moléculas de amoniaco se rompen mediante la aplicación de un campo eléctrico. Esto se logra sometiendo al amoniaco a una diferencia de potencia de entre 300 y 1000 V. Los iones de nitrógeno se dirigen hacia el cátodo (que consiste en la pieza a tratar) y reaccionan para formar el nitruro de hierro (Fe2N).

NITRURACIÓN IONICA

utiliza sales de cianuro fundidas y la temperatura se mantiene debajo de la zona de transformación. el nitrurado liquido agrega mas nitrógeno y menos carbono que el cianurado o la cementacion de baños de cianuro. se obtienen espesores de 0.03 a 0.30 mm

se ha encontrado que el nitrógeno tiene mayor capacidad de endurecimiento con ciertos elementos que con otros, debido a esto se han desarrollado aleaciones de acero nitrurado. el aluminio en cantidades de 1 a 1.5 % a demostrado ser el especialmente adecuado para el acero que se combina con el gas para formar un componente muy estable y duro.
NITRURACIÓN LIQUIDA
APLICACIONES
CARBONITRURACIÓN
Es un tratamiento termoquímico en el que se promueve el enriquecimiento superficial simultaneo con carbono y nitrógeno en piezas de acero, con el objetivo de obtener superficies extremadamente duras y un núcleo tenaz, sumado a otras propiedades mecánicas como resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y resistencia a la torsión.











La carbonitruración puede considerarse como un caso particular de la cementación donde la adición de nitrógeno acelera la difusión de carbono y disminuye la velocidad crítica de temple y así reducir las deformaciones de temple. La carbonitrurción en baño de sal es un tratamiento que se encuentra entre la nitruración y la cementación. Por esta razón la temperatura de la carbonitruración se sitúa entre las temperaturas de estos dos procesos.


VARIABLES DEL PROCESO
CEMENTACIÓN:
T°C entre 850 y 1050
Velocidad
Tiempo
Voltaje (Cementación iónica)







Se utiliza principalmente para mejorar la resistencia al desgaste y la fatiga de aceros al carbono.
Algunas de las aplicaciones más comunes en el mercado son:

Engranajes y ejes
Pistones
Rodillos y cojinetes
Palancas de sistemas accionados hidráulica, neumática y mecánicamente

APLICACIONES
NITRURACIÓN
T°C entre 500 y 570
Velocidad
Tiempo







CARBONITRURACIÓN
T°C entre 650 y 770
Velocidad
Tiempo







EMPRESAS EN VALLE DEL CAUCA
Existen diferentes industrias que utilizan estos tratamientos en nuestro país de las cuales hacemos referencia a continuación:

THC Especialistas: utilizan tratamientos térmicos en maquinaria y equipos.
Bicicletas Algar
Industria Rommel Cali LTDA
Jorge Mario Gualteros
Alberto Velasquez
Luís Miguel Quiceno
David Portillo
GRUPO
Gaseoso
NITRURACION
GASEOSA
en este proceso el acero se calienta a una temperatura de entre 495 ºC y 565ºC y se mantiene asi por un periodo de tiempo en contacto con gas de amoniaco.

NH3 ---------- 3H + N

el nitrogeno de gas se introduce en el acero formando nitruros muy duros los que se dispersan finalmente por toda la superficie del metal.
APLICACIONES DE LA NITRURACION
la nitruracion se aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes fuerzas de rozamiento y de cargas, tales como pistas de rodamiento, camisas de cilindros, árbol de levas, engranajes sin fin etc. estas aplicaciones requieren que las piezas tengan un núcleo con cierta plasticidad que absorba golpes y vibraciones, y una superficie con gran dureza que resista la fricción y el desgaste.
OBJETIVOS
• Identificar los procesos de tratamientos termoquímicos aplicados a los materiales para la obtención y el mejoramiento de las características de los mismos.

• Conocer la importancia de cada uno de los procesos en los tratamientos termoquímicos y su funcionalidad.

• Brindar un concepto acertado de cada uno de los procesos incluidos en los tratamientos termoquímicos.

• Conocer las aplicaciones en la industria de los materiales utilizados en los procesos de mencionados.



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