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• Recocido (Metalurgia)

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TRATAMIENTOS TERMICOS 1 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y TERMOQUIMICOS

PROCESOS INDUSTRIALES

PRESENTADO A ING. JORGE IVAN PERDOMO

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL HUILA “CORHUILA” PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA-HUILA 2016

TRATAMIENTOS TERMICOS 2 TRATAMIENTOS TÉRMICOS Y TERMOQUIMICOS

PROCESOS INDUSTRIALES

PRESENTADO POR OSCAR MAURICIO MOYA JOVEL COD. 4014114945 YENNIFER TRUJILLO RODRIGUEZ COD.4014115014 JOSE DUVAN PEÑA OBREGON COD. 4014114892

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL HUILA “CORHUILA” PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA-HUILA 2016

TRATAMIENTOS TERMICOS 3 Tabla de Contenido

Tabla de Contenido..........................................................................................................................3 1.

Introducción..............................................................................................................................5

2.

Objetivos..................................................................................................................................6

3.

Tratamiento térmico.................................................................................................................7 3.1.

Historia de los tratamientos térmicos................................................................................7

3.2.

Etapas del tratamiento térmico........................................................................................10

4.

Tipos de tratamientos térmicos...............................................................................................10

5.

Temple....................................................................................................................................10 5.1.

Temple del acero.............................................................................................................11

5.2.

Finalidad..........................................................................................................................11

5.3.

Factores que influyen......................................................................................................11

5.4.

Características generales.................................................................................................12

5.5.

Calentamiento.................................................................................................................12

5.6.

Temperaturas recomendadas...........................................................................................12

5.7.

Tiempo de calentamiento................................................................................................13

5.8.

Enfriamiento....................................................................................................................13

5.9.

Velocidad de enfriamiento..............................................................................................13

5.10.

Medios de enfriamiento...............................................................................................13

5.11.

Tipos de temple...........................................................................................................14

6.

Hornos....................................................................................................................................15

7.

Revenido.................................................................................................................................16

7.1 Temperaturas para revenido de aceros endurecidos.................................................................17 7.2. Características del revenido................................................................................................18 7.3. Fase del revenido................................................................................................................18 7.4. Revenido del acero rápido..................................................................................................19 7.5. Resultado............................................................................................................................19 8.

Hornos de revenido................................................................................................................19 8.1. Hornos de revenido hasta 650°C........................................................................................19 8.2. Hornos de baños de sales hasta 1000°C.............................................................................20 8.3. Horno a combustión o carro automatizado.........................................................................20

TRATAMIENTOS TERMICOS 4 9.

Recocido.................................................................................................................................21 9.1. Micro constituyentes del acero...........................................................................................21 9.2. Endurecimiento del acero...................................................................................................22 9.3. Recocido del acero..............................................................................................................23 9.4. Recocido total.....................................................................................................................24 9.5. Etapas del recocido.............................................................................................................25 9.6. Tipos de recocido................................................................................................................26

10.

Normalizado.......................................................................................................................27

11.

Tratamientos termoquímicos de los materiales...................................................................28

11.1.

Etapas para los tratamientos termoquímicos...............................................................28

11.2.

Tipos de tratamientos termoquímicos..........................................................................29

12.

Horno para la cementación.................................................................................................30

13.

Endurecimientos por nitración/nitridación y nitrocarburación...........................................31

14.

Cianuración.........................................................................................................................32

14.1.

Como se realiza...........................................................................................................33

15.

Carbonitruración.................................................................................................................33

16.

Endurecimiento por carbonitruración y carbonitruración a baja temperatura....................34

17.

Recubrimiento por cementación.........................................................................................35

19.

Bibliografía.........................................................................................................................39

TRATAMIENTOS TERMICOS 5 1. Introducción

Los tratamientos térmicos hacen parte fundamental de los procesos industriales actuales en la producción de y fabricación de materiales con características específicas que sean acorde a las necesidades de los materiales.

Los tratamientos térmicos se pueden definir como aquellos procesos por medio de los cuales se pueden obtener las propiedades deseadas en una pieza con ayuda de la temperatura y de una velocidad de enfriamiento adecuada de las piezas y estas dependen a la vez de la microestructura y del tipo de material. Los tratamientos térmicos se pueden clasificar en: convencionales y termoquímicos, los primeros a la vez se pueden clasificar (en dependencia de la forma como se obtienen las diferentes microestructuras durante el enfriamiento), en: tratamientos con enfriamiento continuo o con enfriamiento isotérmico. Los tratamientos termoquímicos en general son llamados tratamientos térmicos superficiales. Otro tipo de tratamiento, el cual busca la precipitación de partículas duras en el acero es conocido como envejecimiento.

Para el entendimiento de los tratamientos térmicos, es indispensable comprender una serie de conceptos como: fases, microestructuras, transformaciones de fase, termodinámica de las transformaciones, cinética, variables de control, medios de enfriamiento, poder templante, severidad de temple, templabilidad, temperatura de austenización, etc. Algunos de estos conceptos serán tratados brevemente a continuación.

TRATAMIENTOS TERMICOS 6 2. Objetivos

 

Conocer los tratamientos térmicos y termoquímicos existentes para los aceros Comprender cada uno de los tratamientos térmicos y termoquímicos existentes en la



industria Identificar los procesos que se llevan a cabo en cada uno de los tratamientos térmicos



y termoquímicos Conocer los hornos en que se realizan las fundiciones y procesos de cada tratamiento



especifico Reconocer las propiedades que adquieren los materiales luego de pasar por los



tratamientos térmicos y termoquímicos Diferenciar cada tratamiento identificando sus características propias

TRATAMIENTOS TERMICOS 7

3. Tratamiento térmico

3.1.

Historia de los tratamientos térmicos

Los antiguos tenían hierro, pero no acero. Hay indicios de que alrededor del año 1200 a.C. ya se sabía cómo convertir la superficie del hierro forjado en acero. Una vez conformada un hacha de hierro forjado, por ejemplo, se empacaba en medio de carbón de leña molido. El conjunto se mantenía en un recipiente al rojo vivo durante varias horas para que el carbono de la leña se difundiera hacia el interior del hacha, Meteorito de carácter pétreo formado principalmente por silicatos de magnesio y hierro Antecedentes históricos formando una capa dura de acero (aleación hierro + carbono) alrededor de una matriz de hierro. La extracción de los minerales era vista como una alteración a un proceso de gestación. La madre Tierra, en sus entrañas, contenía embriones que en un futuro lejano se convertirían en hierro. Sólo un brujo, un señor del fuego, podía extraer ese embrión y trasplantarlo a una nueva matriz, el horno, donde se aceleraría el nacimiento del hierro. El hierro tuvo que librar una batalla importante antes de sustituir al bronce como material para la fabricación de herramientas y armas. Durante cerca de dos milenios, cerca del año 1200 a.C., las aleaciones basadas en el cobre, entre ellas el bronce, eran preferidas en lugar del hierro. De hecho, el bronce tenía propiedades superiores. Éste inicialmente se producía aleando cobre con arsénico, porque muchos minerales contenían estos dos elementos a la vez. El arsénico se agregaba al cobre, dando lugar a un material de resistencia superior que se ha caracterizado como "bronce natural". Más adelante, en lugar de arsénico se empleó el estaño para producir el bronce. El bronce es bastante más duro que el hierro esponja, de modo que por mucho tiempo este último fue poco atractivo. Además el bronce se podía fundir y vaciar en moldes a temperaturas relativamente accesibles (alrededor de los 1 000° C). Esto era imposible con el hierro esponja, que funde a 1 537° C. Algunos investigadores creen que el hierro sustituyó al bronce no debido a un avance en el proceso tecnológico, sino porque por alguna razón el bronce escaseó. Es concebible que el suministro europeo de estaño se haya interrumpido. De hecho, el cobre y el estaño son mucho menos abundantes en la corteza terrestre que el hierro y el carbono. El proceso

TRATAMIENTOS TERMICOS 8 de "aceración" del hierro surgió por la necesidad de contar con un material tan fuerte como el bronce. El efecto del carbono en el endurecimiento del acero se compara con el efecto del estaño en el cobre. Para tener una ventaja notoria sobre el bronce, los herreros tuvieron que ingeniárselas para introducir un 0,4% de carbono en el hierro, proceso nada fácil. Antes de la Revolución Industrial, el acero era un material caro que se producía a escala reducida para fabricar armas, principalmente. Los componentes estructurales de máquinas, puentes y edificios eran de hierro forjado o fundiciones. Las fundiciones son aleaciones de hierro con carbono entre 2,5% y 5%. La aleación que contiene el 4,3% se conoce como "eutéctica " y es aquella donde el punto de fusión es mínimo es de 1 130° C. Esta temperatura es mucho más accesible que la del punto de fusión del hierro puro, 1537° C. Los chinos ya en el siglo VI de nuestra era, conocían y aprovechaban la composición eutéctica para producir fundiciones en hornos de leña. Eran hornos, mayores que los europeos y por su mayor escala podían alcanzar temperaturas superiores a los 1 150° C. El producto de estos hornos era una aleación líquida llamada arrabio que contenía abundantes impurezas. Por su baja temperatura de fusión, el arrabio servía como punto de partida para la fabricación de hierro fundido, al cual solamente se le debían eliminar las impurezas manteniendo un alto contenido de carbono. El arrabio, ya en estado sólido, servía también para producir hierro forjado. Usualmente se introducía, en lingotes, en hornos de carbón de leña dotados de sopladores de aire. El oxígeno del aire reaccionaba con el carbono y otras impurezas del arrabio formándose así escoria líquida y una esponja de hierro. El hierro esponja, casi puro, se mantenía sólido y la escoria líquida se removía a martillazos. La maquinaria básica para el conformado de piezas estructurales se desarrolló mucho antes que la aparición en escala masiva del acero. En Massachusetts, desde 1648, operaban molinos de laminación para producir alambrón y barras de hierro forjado. La laminación consiste en hacer pasar un trozo de metal maleable a través de un sistema de dos rodillos. Al girar, los rodillos aplican presión y aplanan el metal. A veces los rodillos tienen acanalados que sirven para conformar barras, o arreglos más caprichosos para producir perfiles en forma de T o I, o alguna otra configuración. Se dice de aquella mezcla cuyo punto de fusión es menor que el de cualquiera de sus constituyentes por separado. La máquina de vapor de Watt fue aplicada para este uso por primera vez en 1786. A mediados del siglo XIX se producían por laminación rieles para ferrocarril de 40 metros de largo; inventado

TRATAMIENTOS TERMICOS 9 por Henry Bessemer. Un paso de una gran trascendencia se dio en el siglo XVIII, cuando el carbón mineral sustituyó al carbón de leña en los hornos. El uso del carbón de leña en las acerías dejó secuelas dramáticas en muchos países. En Inglaterra la devastación fue tan brutal que para mediados del siglo XVIII los bosques ya se habían agotado. Por más de un siglo Inglaterra tuvo que importar hierro o arrabio de Suecia, Rusia y de sus colonias americanas, debido a su insuficiencia de carbón de leña. Para bien de los bosques, en el siglo XVIII se inició el uso del carbón mineral para producir arrabio. El carbón mineral usualmente contiene sustancias volátiles indeseables para la fabricación del arrabio. Se desarrolló entonces un método que consiste en triturar y calentar el carbón mineral en hornos para que las sustancias volátiles sean expelidas, dando lugar a un carbón más refinado llamado coque. Cuando los convertidores básicos de arrabio en acero entraron en operación, ya se producía carbón mineral coquizado en plantas avanzada donde además de purificar el carbón, se aprovechaban los gases generados. Se obtenían como subproductos amoníaco, benceno, tolueno, nafta aromática y brea de alquitrán.

El tratamiento térmico maneja varios procesos de calentamiento y enfriamiento para generar cambios estructurales en los materiales modificando sus propiedades mecánicas. El objetivo central del tratamiento térmico es proporcionar a los materiales propiedades para su uso final.

Las propiedades químicas de los materiales no son modificables a causa de los tratamientos físicos, solo las propiedades estructurales y su granulometría se alteran debido a este proceso.

El proceso térmico puede ser aplicado a un material en una parte especifica como en su totalidad, además de ello pueden ser aplicados antes del proceso de formado para darle para ablandar el metal y darle forma, en otros casos para aliviar la deformación por endurecimiento o también al final de la secuencia de manufactura para que el material obtenga resistencia y dureza.

TRATAMIENTOS TERMICOS 10 3.2.

Etapas del tratamiento térmico

Un tratamiento térmico consta de tres etapas que se presentan a continuación: 

Calentamiento hasta la temperatura fijada: La elevación de temperatura debe ser uniforme en la pieza.



Permanencia a la temperatura fijada: Su fin es la completa transformación del constituyente estructural de partida. Puede considerarse suficiente una permanencia de unos 2 minutos por milímetro de espesor.



Enfriamiento: Este enfriamiento tiene que ser rigurosamente controlado en función del tipo de tratamiento que se realice.

4. Tipos de tratamientos térmicos.

Existen varios tipos de tratamientos térmicos como lo son: temple, revenido, recocido, normalizado.

5. Temple. Es utilizado para obtener un acero de alta dureza llamado martensita, este proceso consiste en calentar el material a una temperatura cercana a los mil grados centígrados para posterior a ello enfriarlo de manera instantánea o brusca en aire, agua o aceite.

TRATAMIENTOS TERMICOS 11 Para lograr obtener la martensita se debe tener en cuenta la composición química del material a trabajar denominado templabilidad, al obtener la martensita se pretende aumentar la dureza aunque el material resultante es frágil y poco dúctil debido a sus tensiones internas.

5.1.

Temple del acero

Es un tratamiento térmico al que se somete el acero, piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado.

5.2.

Finalidad

Aumentar: la resistencia a la tracción, dureza. Disminuir plasticidad, tenacidad. Modificar propiedades físicas: aumento del magnetismo y la resistencia eléctrica. Propiedades químicas, aumento de la resistencia a la corrosión. Para templar una pieza se calienta a una temperatura superior a la crítica, manteniendo el tiempo suficiente hasta lograr la transformación de la austenita y enfriando rápidamente.

5.3.

Factores que influyen

  

La composición química del acero al templar la concentración de carbono. La presencia de aleantes ya que amplían la franja temporal de enfriamiento en la que



se puede obtener martensita. La temperatura del calentamiento y el tiempo de calentamiento de acuerdo con las



características de la pieza. La velocidad de enfriamiento y los líquidos donde se enfría La pieza para evitar tensiones internas y agrietamiento.

TRATAMIENTOS TERMICOS 12 5.4.

Características generales

Es el tratamiento térmico más importante que se realiza hace al acero más duro y resistente pero más frágil. El enfriamiento es rápido; si el temple es muy energético las piezas se pueden agrietar.

5.5.

Calentamiento

 

Depende del contenido de carbono. La velocidad de calentamiento es moderada, se requiere una hora de calentamiento por

 

cada 2 mm de espesor o dimensión transversal de la pieza. Hipoeutectoides y eutectoides: solo austenita, destruyendo la ferrita que es blanda. Hipereutectoides: austenita y cementita, es duro y aumenta la resistencia de la pieza.

5.6.

Temperaturas recomendadas

Hipoeutectoides Ac3+50°C Eutectoides AcI+50°C Hipereutectoides AcI+50°C

5.7.

Tiempo de calentamiento

Depende del espesor de la pieza.

TRATAMIENTOS TERMICOS 13 Homogeneidad de la austenita, hipoeutectoides y eutectoides. Homogeneidad de la austenita y cementita, hipereutectoides

5.8.

Enfriamiento

Tiene por objeto transformar la totalidad de al austenita en otro constituyente muy duro llamado martensita.

El factor que caracteriza esta fase es la velocidad de enfriamiento mínima ara que tenga lugar la formación de martensita, se denomina velocidad critica de temple.

5.9.

Velocidad de enfriamiento

Muy elevada. Depende de la composición y tamaño de grano de acero.

5.10. Medios de enfriamiento

La velocidad de enfriamiento tiene que ser superior a la crítica hasta temperaturas inferiores a las de transformación de la perlita y vainita, y más baja en el intervalo de la transformación de la martensita. Algunos medios utilizados son:

En agua: es el método más utilizado para el enfriamiento de acero en el temple. El agua a temperatura inferior a 30°C.

TRATAMIENTOS TERMICOS 14 En aceites minerales: se puede emplear para aceros ordinarios altos en carbono y de sección pequeña. También para aceros aleados, cuya velocidad crítica de temple sea baja y su sección puede ser grande, en este caso se reduce el peligro de grietas y deformaciones.

En metales y sales fundidas: metales fundidos como el mercurio y el plomo y ciertas sales se usan como refrigerantes por su comportamiento respeto a la severidad del temple que es muy similar a la del aceite pero por agitación se logra aumentar considerablemente.

En aire en calma a presión: se usa en aceros con bajas velocidades de temple. Se enfrían las piezas por radiación, convención y conductividad.

5.11. Tipos de temple

Temple continuo completo: Aceros hipoeutectoides. Ac3+50°C Ferrita en austenita. Se enfría a una temperatura superior a la crítica. Se obtiene martensita como único constituyente. Temple continuo incompleto: Aceros hipereutectoides. AcI+50°C Perlita en austenita y cementita sin transformar. Se enfría a una temperatura superior a la crítica.

TRATAMIENTOS TERMICOS 15 Se obtiene martensita más cementita como constituyentes finales. Temple Austempering: Se utiliza para aceros que no aceptan el temple continuo. Es más efectivo para evitar grietas y deformaciones (aceros muy tenaces). Ac3+50°C: austenita en hipereutectoides. Enfriamiento brusco antes de Ms (antes de formarse La martensita) sobre 450°C. Se introduce en baño de sales (isotérmica) transformando austenita en vainita. Se enfría rápidamente. Temple superficial: Para templar solo la superficie del acero. Se obtienen piezas: Superficie: Duras y resistentes. Nucleó: Tenaces. Se calienta la zona superficial convirtiéndola en austenita y luego se enfría bruscamente (martensita).

6. Hornos

Son cajas metálicas que en su interior van recubiertas de material refractario para evitar pérdidas de calor, llevan incorporadas varias resistencias eléctricas que producen el calentamiento de las piezas a temperatura requerida y llevan incorporado un reloj programador para el control del tiempo de calentamiento y un pirómetro que facilita el conocimiento de la temperatura.

TRATAMIENTOS TERMICOS 16 Los hornos están formados por cámaras: cada cámara tiene el largo del tubo y en cada una hay una serie de quemadores que se encargan del calentamiento de cada cámara. Para poder monitorear la temperatura se usa un termopar y para controlar el horno se usa un PCL o computadora.

7. Revenido El revenido es el paso siguiente al temple, este proceso consta de calentar el material a una temperatura específica para de esta manera poder reducir tensiones internas y mejorar sus condiciones quitándole su fragilidad pero sacrificando un poco su dureza. La velocidad a la que se enfría el material por lo general es muy rápida. El tratamiento de revenido consiste en calentar el acero después del normalizado o templado entre la temperatura ambiente y la de transformación Acl (730°c), seguido de un enfriamiento controlado en agua o aceite. El objetivo del temple es disminuir la elevada fragilidad producida por el temple anterior, así como proporcionar a los aceros cierta tenacidad a la vez que se eliminan o reducen las tensiones producidas por el temple. Generalmente se puede decir que con la temperatura ascendente del revenido aumenta la elasticidad y alargamiento disminuyendo la resistencia y la dureza (a excepción de los aceros rápidos). El efecto del revenido depende de la aleación del acero, del temple, del espesor de la pieza y del tratamiento aplicado. El efecto del revenido es más fuerte para los aceros poco aleados, de dimensiones más delgadas y mayor contenido de carbono

7.1 Temperaturas para revenido de aceros endurecidos Tabla 1. Tabla de temperatura del revenido. color Paja claro Paja mediano Paja oscuro

°C 220 240 255

Tipos de aceros Brocas y machuelos Punzones, dados y fresas. Cizallas y martillos

TRATAMIENTOS TERMICOS 17 Morado Azul obscuro Azul claro

270 300 320

Árboles y cinceles para madera Cuchillos y cinceles para acero Destornilladores y resortes

Las piezas que se someten al revenido son aquellas con estructura de martensita y austenita residual. Ambas estructuras son inestables y tienden a transformarse por calentamiento en estados más estables con cambio de volumen. Al transformarse la martensita tiene lugar la disminución de volumen (longitud), y al descomponerse la austenita tiene lugar el aumento del volumen de la pieza. La temperatura del revenido se ajusta a las necesidades de la posterior utilización de la pieza El revenido se efectúa en hornos independientes y diseñados para cada caso   

Revenido en baño de aceite Revenido en horno de baño de sales Revenido en horno de recirculación forzada de aire

El efecto del revenido depende de la aleación del acero, del temple, del espesor de la pieza y del tratamiento aplicada. 

Revenido de bajas temperaturas entre 180 y 220°C, con él se reducen tensiones internas pero se conserva la estructura martensita. Se usa en el revenido de herramientas de corte,



en las que debe mantenerse la dureza y resistencia al desgaste. Revenido a medias temperaturas entre 300 y 400°C a estas temperaturas la martensita y



se transforma en lo que se conoce como troostita y se aplica en los muelles o matrices. Revenido a altas temperaturas entre 500 y 550°C a esta temperatura la troostita se convierte en otra forma llamada sorbita, se aplica fundamentalmente para el acero de construcción.

El revenido mejora las características mecánicas reduciendo la fragilidad y disminuyendo ligeramente la dureza.

TRATAMIENTOS TERMICOS 18 7.2. Características del revenido.     

Es un tratamiento que se da después del temple Se utiliza para ablandar el acero Eliminar las tensiones internas La temperatura de calentamiento esta entre 150 y 500°C El enfriamiento puede ser al aire o con aceite.

7.3. Fase del revenido Calentamiento: el calentamiento suele darse en hornos de sales. Para los aceros al carbono de construcción, la temperatura de revenido está comprendida entre 450 y 600°C, mientras que para los aceros de herramientas la temperatura de revenido es de 200 a 300°C Mantenimiento de la temperatura: la duración del revenido a bajas temperaturas es mayor que la de temperaturas altas para así dar tiempo de que la temperatura sea homogénea en toda la pieza. Enfriamiento: la velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material tratado cuando las temperaturas alcanzadas no pasan las que determina la zona de fragilidad del material, en este caso se enfrían las piezas directamente con agua.

7.4. Revenido del acero rápido. Se hace a temperaturas de 500 a 600 °C, en baño de plomo fundido o de sales, el calentamiento debe ser lento, el mantenimiento del caldo será por lo menos de media hora, finalmente se deja enfriar al aire. Factores que intervienen:

TRATAMIENTOS TERMICOS 19    

Las temperaturas del revenido sobre las características mecánicas El tiempo de revenido La velocidad de enfriamiento Las dimensiones de la pieza

7.5. Resultado Es la precipitación de partículas muy finas de carburo de la solución de martensitica hierrocarbono y la transformación de la estructura cristalina de BCT a BCC, esta nueva estructura se llama martensita revenida. Al proceso de temple y revenido también se les conoce como “bonificado”.

8. Hornos de revenido.

8.1. Hornos de revenido hasta 650°C. Existen ciertos tipos de aceites con elevados puntos de inflamación (350 – 400°C), que se pueden utilizar para la ejecución de los revenidos en recipientes con calefacción por medio de calentadores eléctricos blindados, recirculación o agitación de aceites. El revenido en aceite presenta el inconveniente de tener que eliminar los residuos adheridos.

8.2. Hornos de baños de sales hasta 1000°C El revenido en baño de sales se efectúa con mezclas de sales de nitratos que pueden utilizarse los hornos de revenido en baños de sales hasta 500 – 600°C incluso para aceros rápidos. Los hornos de revenido en baños de sales se componen de un crisol mecánico para la concentración de las mimas, calentado exteriormente por resistencias gas o gas-oil. Estos hornos están dotados generalmente de regulación automática de temperatura por medio termopares angulares que se encuentran sumergidos en las sales fundidas y en un sistema de seguridad instalado en la cámara de calentamiento. Las piezas revenir se calientan rápida y uniformemente al quedar sumergida en

TRATAMIENTOS TERMICOS 20 las sales fundidas, debiendo tener las precauciones necesarias al trabajar con sales fundidas a altas temperaturas.

8.3. Horno a combustión o carro automatizado. El horno más adecuado para la ejecución del revenido es del circulación de aire caliente, del cual existen infinidad de variantes a las necesidades de los diferentes tipos de revenido, temperaturas y forma de las piezas, así como los integrados dentro de las líneas continúas de producción totalmente automatizadas. Estos hornos garantizan un calentamiento rápido y uniforme de la piezas debido a la forzada del aire caliente que las envuelve en su totalidad, la recirculación está provocada por uno o varios grupos moto-ventiladores centrífugos, montados en los lugares más idóneos del horno, de forma que procuren realizar la recirculación más adecuada a la forma de las piezas en sentido vertical u horizontal, haciendo pasar el aire a través de los elementos de calefacción los cuales pueden ser de diferentes tipos, resistencias eléctricas, turbo radiantes, vena de aire. Etc. Los hornos estarán dotados de regulación automática de la temperatura y opcionalmente puede programarse un programador temperatura-tiempo a base de un microprocesador que garantiza una reproductibilidad en todos los tratamientos.

9. Recocido.

9.1. Micro constituyentes del acero Ferrita: es un hierro comercialmente puro, y en la práctica constituye una solución muy débil de carbono (0,006 % a la temperatura ambiente) en hierro alfa. La ferrita es suave dúctil y relativamente débil. Cementita: es el nombre que se le otorga al carburo de hierro. Es muy duro y frágil. Todo el carbono presente en el acero se combina con el hierro para formar el carburo de hierro

TRATAMIENTOS TERMICOS 21

Perlita: es una aleación euctectoide de ferrita y Cementita, estos dos componentes forman una estructura que se lamina como la madera contra chapada. Estos cristales microscópicos presentan un brillo nacarado que da nombre a su origen los cristales de carbono contienen el 0.83% de carbono y forman la estructura más fuerte presente en una acero simple de carbono. Austenita: es una solución de carbono y de hierro gamma, el hierro gamma es un alótropo de hierro. Habitualmente solo existe por encima de las temperaturas críticas superiores a los aceros simples de carbono. Los tres constituyentes y estructuras previas se transforman en austentita en el momento en que alcanza su temperatura crítica superior. De forma análoga después de enfriarse la austenita pasa de nuevo a ferrita, Cementita y perlita cuando se llega a su temperatura critica inferior. Aceros euctectoides: (0.83%) de carbono. En la misma forma que la solución eutéctica cambia de líquido a solidos sin pasar por una fase intermedia (semilíquida). La austentita pasa directamente a perlita en la composición eutectoide de 0.83% de carbono. Cuando se llega a la temperatura crítica baja el carbono se disuelve en hierro gamma debido al sistema reticular. El exceso de carbono forma siempre carburo de hierro al ser precipitado, dejando el hierro restante presente en forma de ferrita y Cementita dando una distribución de grano fino que constituye la perlita. Aceros hipoeutectoides: por debajo de la temperatura critica superior, la ferrita se separa de los aceros hipoeutectoides dejando a la austentita en una concentración de 0.83% (eutectoide). A temperatura crítica básica la austentita se cambia a perlita de manera que el sólido final es de perlita y ferrita. Aceros hipereutectoides: el exceso de carbono se separa en primer lugar a medida que la temperatura desciende por debajo de la temperatura crítica superior formándose inmediatamente dementita (carburo de hierro). Esto deja a la Cementita en concentración de 0.83% (eutectoide) y a medida que se enfría hasta llegar a la temperatura critica inferior cambia a perlita. El sólido final es de Cementita y perlita.

TRATAMIENTOS TERMICOS 22

9.2. Endurecimiento del acero Es el calentamiento del metal de manera uniforma a la temperatura correcta para después ser enfriado con agua, aceite o aire. Este proceso produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la tensión y disminuye la ductilidad. El acero al carbono se puede endurecer a una temperatura crítica que oscila entre los 790 y 830 °C. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita formando un grano llamado austentita, cuando se enfría la austentita de manera brusca el resultado el martensita, material que es muy duro y frágil.

9.3. Recocido del acero. Este proceso consiste en calentar el material a una temperatura dada para posteriormente ser enfriado lentamente con el fin de disminuir tensiones que se produjeron en el temple, mejorar su dureza, ductilidad y tenacidad del acero. Luego de calentar el acero se debe mantener la temperatura por un tiempo para luego ir enfriando el material a temperatura ambiente controlando la velocidad para hacerlo. Si la temperatura de enfriamiento no se realiza correctamente pueden aparecer tensiones que inducen grietas o deformaciones. Para lograr plasticidad en el material se debe tener en cuenta la temperatura inicial con la que se inició el proceso y posterior a él la velocidad de enfriamiento para que así le logre añadir esta propiedad al acero.

TRATAMIENTOS TERMICOS 23

Dependiendo del porcentaje de carbono; luego del recocido se pueden obtener diversas estructuras tales como la ferrita más cementita en los aceros hipoeutectoides, perlita en los aceros eutectoides y perlita más cementita en los aceros hipereutectoides. El fin último de los aceros tiene baja dureza y resistencia. Tiene como finalidad una temperatura que permita obtener una fase estable a falta de un enfriamiento lento que le otorgue al material sus reacciones completas.       

Ablandar metales y ganar tenacidad. (especialmente en los aceros) Obtener aceros más mecanizarles Evitar la acritud del materia Su temperatura de calentamiento esta entre los 600 y 700 °C Eliminación de tensiones generadas por el temple Aumentar tenacidad, ductilidad y plasticidad del material Regenerar su microestructura

9.4. Recocido total Se presenta cuando la estructura distorsionada en frio vuelve a una red que se encuentra libre de tensiones por medio de la aplicación de calor, este proceso se realiza en estado sólido y se puede dividir en tres pasos: 

Recuperación: tiene como finalidad la eliminación de tensiones internas del material y se realiza a bajas temperaturas. Cuando la temperatura aumenta algunos átomos deformados elásticamente vuelven a su estado anterior eliminando las tensiones internas presentadas. La conductividad eléctrica aumenta sin que la estructura presente algún cambio significativo. Este proceso en la industria es normalmente llamado eliminación de



tensiones. Recristalización: cuando se aumenta la temperatura se hacen presentes en la microestructura diminutos cristales, estos cristales tienen la misma composición y presentan la misma estructura cristalina que los gránulos sin deformar. Suelen formarse

TRATAMIENTOS TERMICOS 24 en las zonas del grano mayormente deformada. El fenómeno de la recristalización puede considerarse como la unión de dos procesos distintos, uno de nucleación de granos libres de distorsión y otro de crecimiento de estos núcleos, los cuales se desarrollan absorbiendo el material inestable trabajado en frio. En la deformación plástica los planos de deformamiento y los límites de grano son puntos localizados de energía interna elevada, debido a la acumulación de dislocaciones en ellos. La naturaleza de los átomos impide la acritud impide a los átomos de la red distorsionada moverse para formar una red libre de distorsión. Esta energía absorbida por la deformación en frio, no puede recuperarse de otra forma que no sea aplicándole calor, para luego cederla en forma de recristalización y desarrollar nuevos núcleos de granos libres de distorsión. Parte de este calor es absorbido por los átomos vecinos, los cuales cuentan a esto con la energía suficiente para vencer la rigidez de la red distorsionada y poder pasar a formar parte de la estructura cristalina de 

los granos libres de distorsión, iniciándose el crecimiento del grano. Temperatura de recristalizacion: se refiere a la temperatura con la cual un material con mucha acritud cristaliza en una hora. Cuanto mayor sea la deformación previa del material más baja es la temperatura necesaria para provocar la recristalizacion ya que la red está más distorsionada y por tanto cuenta con más energía interna. Al aumentar la

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duración en el recocido disminuye la temperatura de recristalizacion. El crecimiento del grano: la energía libre de los granos grandes es inferior a la de los granos pequeños. Esta disminución de energía se asocia a la reducción de superficies de contorno de grano, por lo tanto, en condiciones ideales, el mínimo estado de un metal será el correspondiente al monocristal. Esta disminución de energía constituye la fuerza directriz del crecimiento del grano, siendo la fuerza opuesta a la rigidez de la red. Al aumentar la temperatura disminuye la rigidez de la red, aumentando la velocidad de crecimiento del grano y a cada temperatura existe un tamaño de grano máximo para el cual estas dos fuerzas están equilibradas.

9.5. Etapas del recocido Las etapas del recocido son:

TRATAMIENTOS TERMICOS 25 

Calentamiento: donde las piezas de poco espesos y forma sencilla se pueden introducir en hornos calientes a temperaturas de 750 y 800°C. Cuando las piezas son gruesas son calentadas progresivamente para que el corazón de la pieza alcance la temperatura del recocido evitando así tensiones y grietas no deseadas. Los calentamientos rápidos son muy peligrosos en piezas gruesas y se agrava cuando el aumento de carbono se hace presente en el acero, en los cuales el aumento de perlita es alto. La temperatura de recocido suele ser de 20 a 40°C superior a la temperatura crítica inferior. Es decir que

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debe ser la temperatura suficiente para una homogeneidad aceptable en la austentita. Permanencia a la temperatura del recocido: para que se forme una austentita homogénea es necesario que el porcentaje de carbono sea el mismo en toda la pieza, la difusión de carbono es más rápida cuando aumenta la temperatura. El tiempo de permanencia oscila entre media hora y una hora por pulgada de espesor de la pieza. Cuando el calentamiento se ha realizado lentamente se mantiene media hora por pulgada y si por el contrario el

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calentamiento ha sido rápido se mantiene una hora por pulgada. Enfriamiento a la temperatura ambiente a una velocidad determinada: cuando se mantiene el acero una temperatura más elevada que la temperatura critica superior, los cristales de austenita tienden a aumentar de tamaño con la temperatura y duración del calentamiento. Para afinar el grano bastara con calentar la pieza a una temperatura lo más justo por encima de la crítica y luego enfriar más o menos rápidamente al aire. El recocido también suele utilizarse para eliminar defectos generados por deformaciones en frio. Las temperaturas de recocido son normalmente bajas y su calentamiento depende del tamaño y forma de las piezas.

9.6. Tipos de recocido Recocido de homogenización: para que una pieza bruta de colada tenga una homogeneidad química, bien sea una pieza moldeada o lingotes se debe realizar una difusión que requiere un mantenimiento a una temperatura tan alta como sea posible en un tiempo determinado, este calentamiento provoca en el acero una estructura no apropiada que posteriormente es destruida por un tratamiento apropiado.

TRATAMIENTOS TERMICOS 26 Recocido globular: las mejores propiedades de maquinabilidad y la mejor dureza de alto contenido de carbono sin alear como aleados, se consigue cuando la estructura de los aceros son globulares, es decir están constituidas por pequeñas partículas esferoidales de cementita y de carburos aleados embebidas en una masa o matriz ferrita. Cuando los aceros poseen un bajo contenido de carbono, la maquinabilidad no es aceptable con esta estructura globular por ser demasiado blanda y generar embotamiento de la herramienta. El tratamiento térmico para conseguir una estructura globular consiste en calentar la aleación justamente por debajo de la línea Al a unos 700°C, el tiempo de globalización dura entre 15 a 25 horas. Recocido de proceso: es el tipo de proceso utilizado en la fabricación de alambre y láminas de acero, en este proceso el acero aleado es calentado igual que en el recocido total pero su enfriamiento es más rápido que en el recocido total. La temperatura de recocido esta entre los 1000 a 1250°F. Este proceso es aplicado después del trabajo en frio y suaviza el acero mediante la recristalizacion acelerando el proceso. Se obtiene una estructura más homogénea ya que con la exposición al calor se equilibra toda la sección y la transformación en todo el volumen del acero se dará con igual grado de sobreenfriamiento. Recocido para la eliminación de esfuerzos: en este proceso el acero es calentado a una temperatura más baja; para los aceros hipoeutectoides el recocido es incompleto, se utiliza para la eliminación de esfuerzos internos y mejorar la facilidad de elaboración por corte. Este proceso solo produce la recristalizacion parcial del acero a cuenta de la transformación de la perlita/austenita. La ferrita en exceso solo parcialmente pasa a la solución sólida y no se somete totalmente a la recristalizacion. Este proceso facilita el tratamiento mecánico en caliente de aquellos aceros hipoeutectoides que no formaron un grano basto dentro de la estructura.

10. Normalizado. Este tratamiento consiste en calentar las piezas a temperaturas ligeramente más elevadas que la crítica superior A3 o Ac3, para que pase al estado austenítico y luego después de un determinado tiempo de permanencia a esa temperatura, hacerle un enfriamiento en aire tranquilo. Es un tratamiento típico de los aceros al carbono de construcción de 0,15 %C a 0,40 % de C y rara vez

TRATAMIENTOS TERMICOS 27 se emplea en los aceros de herramientas, ni en los aceros aleados de construcción. De esta forma se deja el acero con una estructura y propiedades que arbitrariamente se considera como normales y características de su composición. Se suele utilizar para piezas que han sufrido trabajos en caliente, trabajos en frio, enfriamientos irregulares o sobrecalentamientos y también sirve para destruir los efectos de un tratamiento anterior. La temperatura de normalización depende esencialmente del contenido de carbono del acero. La velocidad de enfriamiento importante en la normalización corresponde al punto en el que la austenita se está· transformando en perlita. Por tanto, casi siempre se sitúan las velocidades de enfriamiento en 700°C o entre el intervalo de 700 a 500°C. Una vez que se ha completado la transformación, las piezas se templan en agua o en aceite. Por lo regular, esto se hace cuando todas las secciones del componente se ponen al "rojo oscuro". Si el tamaño de las secciones es grande, es necesario que el material en el centro se ponga de color negro para que se pueda aplicar un enfriamiento drástico. La velocidad de enfriamiento influye en forma importante, tanto en la cantidad de perlita, como en su tamaño y su espaciamiento. Las velocidades de enfriamiento mayores producen más perlita, así como láminas menos espaciadas y más finas. Tanto el aumento en la cantidad de láminas de perlita, su proximidad, así como su finura, dan por resultado mayor resistencia, tenacidad y dureza. Este tratamiento es empleado para eliminar tensiones internas que se han adquirido luego de una transformación mecánica tales como una forja o laminación para darle al acero una unas propiedades que se denominan normales de su composición. Se practica dándole una temperatura critica al material manteniéndolo por un tiempo estipulado en ese momento su estructura interna se vuelve más uniforme y aumenta la tenacidad del acero.

11. Tratamientos termoquímicos de los materiales En estos procesos se realiza un calentamiento y enfriamiento de los materiales alterando la composición química superficial del mismo añadiendo otros elementos que mejoran la superficie del acero las cuales hacen referencia a la dureza o resistencia a la corrosión, todo esto sin modificar otras propiedades como la ductilidad.

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Los objetivos de los tratamientos térmicos tienen como objetivo:     

aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando y tenaz. Disminuir el rozamiento aumentado por el lubrificante Aumentar la resistencia al desgaste Aumentar la resistencia a la fatiga Aumentar la resistencia a la corrosión

11.1. Etapas para los tratamientos termoquímicos La disociación: consiste en la descomposición de las moléculas y la formación de átomos activos del elemento de difunde. La absorción: es 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. La difusión: es la penetración del elemento de saturación hacia la zona interior del metal, al penetrar los que se difunden en la red de disolvente la velocidad de difusión será más alta, siempre y cuando en la reacción se formen disoluciones solidad de sustitución.

11.2. Tipos de tratamientos termoquímicos Cementación: Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de los aceros. Se mejora la dureza superficial y la resiliencia. Se aplica a piezas que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste. Se aplica a los aceros.

La cementación tiene por objetivo endurecer la superficie de una pieza sin modificar el núcleo, dando lugar así a una pieza formada por dos materiales, la del núcleo de acero con bajo índice de carbono, tenaz y muy resistente a la fatiga y la parte de la superficie de acero con mayor concentración de carbono, más dura, resistente al desgaste y a las deformaciones, siendo ello una única pieza.

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Consiste en recibir las partes a cementar de un material rico en carbono llamada cementante y someterla durante varias horas a una temperatura de 900°C. La pieza obtenida se le da un tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido y cada una de las zonas de la pieza adquirirá las cualidades que correspondan a su porcentaje de carbono. En ocasiones se dan dos temples, uno homogéneo a toda la pieza y un segundo temple que endurece la parte exterior. La cementación encuentra aplicación en todas aquellas piezas que tengan que poseer resistencia al choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste como el caso de piñones, levas, etc. La cementación endurece la superficie, no afecta el corazón de la pieza, aumenta el carbono de la superficie y su temperatura de calentamiento es de alrededor de los 900°C. Cementación en carburante sólido: es el procedimiento más antiguo. En este caso las piezas, después de su elaboración preliminar se limpian quitándole el orín, la suciedad y la grasa; los lugares que no se han de carburar, por ejemplo la superficie interior del bulón de un pistón, los cuellos de los árboles de levas, se aíslan con un recubrimiento electrolítico de cobre de 0,005 mm de espesor. Cementación liquida: se aplica como regla a las piezas pequeñas cuando se requiere una profundidad insignificante de la capa carburada (0,3-0,5 mm) y se efectúa en los baños de sales con las siguientes composiciones, 75-80% de carbonato de sodio (Na2CO3), 10-15% de cloruro de sodio (NaCl), 6-10% de cloruro de cilicio (SiC), con calentamiento hasta 820-850°C y permanencia hasta de una hora. Carburación gaseosa: se emplea ampliamente en la construcción de maquinaria para la producción y en masa forma de gases. Esta cementación se realiza en hornos de mufla de acción continua y de cuba, calentando hasta 930°C durante aproximadamente 6 horas para carburar hasta una capa de 1 mm. El tratamiento térmico termina con el revenido a 160-180°C.

TRATAMIENTOS TERMICOS 30 12. Horno para la cementación El proceso de endurecimiento por cementación se utiliza para aceros con poco carbono. La pieza se maleabiliza en gas endotérmico y de alto contenido de carbono. El carbono calentado a 900°C hasta 1000°C absorbe el carbono del gas en el horno para la cementación. También se puede utilizar horno rotativo para el endurecimiento del acero. Nitruración: la nitruración es un tratamiento termoquímico, en el que se modifica la composición del acero incorporando nitrógeno durante el tratamiento térmico en una atmosfera rica en nitrógeno. Existen dos procedimientos para la nitruración: la nitruración en horno y la nitruración iónica. Para la nitruración en horno se coloca la pieza dentro del horno, dentro del cual se hace circular amoniaco y posteriormente se calienta a temperaturas de 500°C, lo que provoca que el amoniaco se descomponga en nitrógeno e hidrogeno, el hidrogeno se separa del nitrógeno por diferencia de densidad, y el nitrógeno al entrar en contacto con la superficie de la pieza, forma un recubrimiento de nitruro de hierro. Para la nitruración iónica las moléculas de amoniaco se rompen mediante la aplicación de un campo eléctrico. Esto se logra sometiendo al amoniaco a una diferencia de potencial de entre 300 y 1000 v. los iones de nitrógeno se dirigen hacia el cátodo (consiste en la pieza a tratar) y reaccionan para formar el nitruro de hierro. La nitruración se aplica a piezas que son sometidas regularmente a grandes fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas de rodamiento, camisas de cilindros, etc. Estas aplicaciones requieren que las piezas tengan un núcleo con cierta plasticidad que absorba golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza que resiste la fricción y el desgaste.

TRATAMIENTOS TERMICOS 31 Para este proceso resulta conveniente que en la composición de la aleación hay una cierta cantidad de aluminio (1%). Este tratamiento es aplicable a algunos aceros inoxidables, aceros al cromo-níquel y ciertas fundiciones al aluminio o al cromo.

13. Endurecimientos por nitración/nitridación y nitrocarburación Durante la nitración y nitridacion en el horno para nitrar y el horno para nitridar se difunde el nitrógeno en la superficie del acero a temperaturas entre 500 y 550°C. Durante el proceso de enfriamiento se extrae el nitrógeno. En la nitrucarburacion (fase gaseosa), se difunde a partir del monóxido de carbono y del hidróxido de carbono, además del oxígeno, nitrógeno. Una vez se haya aplicado el tratamiento completo, el enfriamiento se hará siempre bajo una atmosfera controlada para evitar la contaminación superficial u oxidación de la pieza. Aquellas partes de la pieza que no se deban nitrurar se les dan un baño de estaño y plomo al 50% que cubre la superficie de la pieza aislándola del nitrógeno Nitruración: Consiste en endurecer la superficie de los aceros y fundiciones. Las durezas son elevadas y tienen alta resistencia a la corrosión. El componente químico añadido es nitrógeno, que se obtiene del amoniaco. Cianuración o carbonitruración: Se trata de endurecer la superficie del material introduciendo carbono y nitrógeno. Es una mezcla de cementación y nitruración. La temperatura es intermedia entre la utilizada para la cementación y la nitruración, que es mucho menor que aquella. Se aplica a los aceros.

TRATAMIENTOS TERMICOS 32 Sulfinación: Se trata de introducir en la superficie del metal azufre, nitrógeno y carbono en aleaciones férricas y de cobre. Se aumenta la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y disminuir el coeficiente de rozamiento.

14. Cianuración

La cianuración es un tratamiento termoquímico que se da a los aceros. Cuando se quiere obtener una superficie dura y resistente al desgaste, esto se logra empleando un baño de cianuro fundido, la cianuración se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración ya que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono y el nitrógeno a una temperatura determinada.

14.1. Como se realiza

La cianuración se efectúa a una temperatura justamente por encima de la crítica del corazón de la pieza, se introduce la pieza en una solución que generalmente consta de cianuro de sodio con cloruro de sodio y carbonato de sodio, el enfriamiento se da directamente por inmersión al salir del baño del cianuro con esto se obtiene una profundidad de superficie templada uniforme de unos 0.25 mm en un tiempo de una hora. La cianuración liquida de las piezas se realiza a 820°- 870° C con una permanencia hasta una hora en baño de cianuro que contiene una mezcla de sales aproximadamente de la siguiente composición: 45% de cianuro de sodio ( NaCN), 35% de carbonato de sodio (Na2CO3), 20% de cloruro de sodio (NaCl). Después de la cianuración las piezas se enfrían hasta la temperatura óptima del temple y se templan en agua o aceite según el tipo de acero. Después del temple se efectúa el revenido a 160°-180°C.

TRATAMIENTOS TERMICOS 33 La carburación gaseosa es la saturación de la capa superficial de la piezas con carbono y nitrógeno en un medio gaseoso compuesto 70-80% de gas cementante y 20-30% de amoniaco y calentamiento hasta 850°-900°C. La duración del proceso para lograr una capa de 0.3-0.5 mm de profundidad es de 3 horas; para 0.5-0.7 mm de profundidad, 6 horas y para 0.7-0.9 mm de profundidad, 8 horas. Una vez carbonitruradas las piezas se someten al temple y al revenido.

15. Carbonitruración

Se entiende por carbonitruración como el tratamiento químico en el que se promueve

el

enriquecimiento superficial simultáneo con carbono y nitrógeno en piezas de acero, con el objeto de obtener superficies extremadamente duras y un núcleo tenaz, sumado a otras propiedades mecánicas como resistencia a la fatiga, al desgaste y a la torsión. La carbonitruración puede considerarse como un caso particular de la cementación donde la adición del nitrógeno:  

Acelera la difusión del carbono. Disminuye la velocidad crítica del temple y así reducir las deformaciones de temple.

La carbonitruración en baño de sal es un tratamiento que se encuadra entre la nitruración y la cementación. Por esta razón la temperatura de la carbonitruración se sitúa entre las temperaturas de estos dos procesos.

La oferta del nitrógeno, que se difundirá en el acero, dependerá de la composición del baño y también de su temperatura. Sin embargo, se sabe que la oferta del nitrógeno se reduce a medida que aumenta la temperatura.

16. Endurecimiento por carbonitruración y carbonitruración a baja temperatura

TRATAMIENTOS TERMICOS 34 Cuando el proceso se reduce a temperaturas entre 650°C hasta 770°C, puede difundirse el nitrógeno muy bien y después del enfriamiento rápido se forma una capa de nitridos y carbidos sobre la capa de martensitica con contenido de nitrógeno. En la carbonitruración sobre 770°C hasta 930°C no se forma esa capa sobre la superficie, porque el carbono se puede difundir mejor.

El nitrógeno estabiliza la fase austenita y posibilita así un enfriamiento del material más suave con una dureza más alta. Sin embargo el espesor de la capa endurecida es menor que en la cementación y el cambio hacia el material externo es más fuerte.

Al igual que la cementación, el acero se enfría rápidamente y luego se vuelve a calentar en la fase gaseosa después de la maleabilización.

17. Recubrimiento por cementación

Para impartir a la capa superficial de las piezas una gran resistencia a la formación de orín, resistencia al calor, corrosión, dureza y al desgaste, se aplica la saturación o recubrimiento de la capa superficial de la pieza con distintos metales: aluminio, cromo, silicio y otros. En estos casos el tratamiento termoquímico se denomina recubrimiento por cementación.

Calorización: La calorización, técnica también denominada aluminización, es una cementación del acero al carbono a base de aluminio. Tiene por finalidad aumentar la resistencia a la corrosión del acero a elevadas temperaturas. Suele aplicar a los depósitos de combustibles de los generadores de gas, a las fundas de los termopares, a las cucharas de colada de los metales fundidos, a las válvulas y a toras piezas que trabajan a altas temperaturas.

TRATAMIENTOS TERMICOS 35 La calorización en medio solido:

se lleva a cabo introduciendo las piezas en cajas cerradas,

dentro de las cuales se suele introducir en forma pulverizada dichas cajas permanecen dentro de un horno a 950°-1000°C durante 4 a 15 días.

La calorización liquida: se realiza sumergiendo la pieza a proteger en un baño de aluminio en el que se le ha añadido cloruro de aluminio.

La calorización gaseosa: se consigue introduciendo las piezas a calorizar en un recipiente cerrado en presencia de cloruro de aluminio en fase gaseosa.

Cromización: se puede realizar en medio sólido, líquido y gaseoso que contengan cloruro de cromo (CrCl2). Corrientemente el proceso se efectúa a la temperatura de 900°-1000°C y con permanencia en esta temperatura unas 10-12 horas.

El cromado por difusión eleva la resistencia a la formación de orín, aumenta la dureza y resistencia al desgaste de las piezas de acero y fundición.

Silicación: proceso de saturación de la capa superior de la pieza con silicio, se puede efectuar en medio sólido, líquido y gaseoso que contengan cloruro se silicio (SiCl4). La silicación en medio gaseoso a 1050°C durante 2 horas, da una profundidad de la capa saturada hasta 1mm. La silicación eleva la resistencia a la corrosión en distintos medios: agua de mar, ácidos, nítrico, sulfúrico colhídrico. En este caso aumenta también considerablemente la resistencia y a la resistencia al desgaste de las piezas de acero y fundición.

TRATAMIENTOS TERMICOS 36

18. Seguridad para la práctica tratamientos térmicos

Para evitar accidentes y daños en equipos durante la práctica es necesario que se tengan en cuenta lo siguiente: Seguir las instrucciones impartidas por el monitor para la realización correcta de la práctica y tener conocimiento previo del contenido de ésta. Utilizar los elementos de protección personal asignados para esta práctica: Guantes de Carnaza, Delantal de cuero, Careta y Pinzas para manipular la pieza metálica a la cual se le va a realizar tratamiento térmico. (Éste ensayo se desarrolla manejando piezas y el horno a temperaturas elevadas, aproximadamente entre 500º C y 900º C). Mantener mangas y cabellos recogidos. Evitar el uso de manillas o cualquier elemento que implique riesgo durante la realización de la práctica.

TRATAMIENTOS TERMICOS 37 Identificar el tratamiento térmico que se va a realizar con anticipación: Temple, Revenido ó Recocido. Antes de colocar la pieza de metal en el horno, es importante que el alumno que fue asignado para realizar esta actividad, se familiarice con el manejo de las pinzas y evitar de esta manera errores. Careta (elemento de protección personal) no deben permanecer cerca del Horno Eléctrico (sobre todo en el momento de abrirlo), ya que las temperaturas con que se trabajan son peligrosas.

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Guante carnaza

Los guantes de carnaza son ideales para protección contra cortes, atrapadas y golpes, son especialmente diseñados para dar protección contra el roce o abrasión y las sustancias químicas, su mayor utilidad radica en favorecer una adecuada disipación de presiones entre las manos y los mangos de las herramientas o las cargas manipuladas.

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Delantal de cuero

Elemento de seguridad para proteger al operador del calor y las proyecciones emitidas por las soldaduras. Protege brindando seguridad, ideal para trabajos con metales calientes, chispas y soldadura.

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Careta

La careta es un equipo de protección para el soldador, por lo general son de fibra de vidrio para que pese poco tiene una mirilla en la que lleva 2 vidrios uno polarizado que pueden ser de 10, 12 ,14, 16 sombras dependiendo de la corriente y tipo de soldadura la luz es más intensa en algunos

casos.

TRATAMIENTOS TERMICOS 38

El segundo vidrio en neutro ( transparente como el de las casas) su función es proteger al cristal caro polarizado ya que al soldar se producen chispas que funden y manchan al vidrio neutro por las chispas y la escoria ( gotitas del material que se suelda o del electrodo), con esto protegemos la vista. La careta cubre rostro y cuello para evitar quemaduras.

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Pinzas

Instrumento para sujetar o comprimir cosas que consiste en dos piezas alargadas, de madera, plástico, metal, etc., unidas con un muelle o pequeña palanca en el centro, que se separan por un extremo mientras se hace presión con los dedos por el otro extremo.

19. Bibliografía

2008, Tratamientos térmicos del acero. Recuperado de http://es.slideshare.net/albertojeca/tratamientos-termicos-del-acero. Vivaldo, O, (Ingeniero), tratamiento térmico de los aceros: metalurgia. Recuperado de https://sites.google.com/site/dedgoyaetptratamientostermicos/tipos-de-tratamientos-termicos Tratamientos térmicos de los aceros. Recuperado de http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/clase9ttteoria.pdf

TRATAMIENTOS TERMICOS 39 2008, tratamientos térmicos, Recuperado de http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/1537_tratamientostermicosr2.pdf