Equipo 10

Este tratamiento consiste en suministrar carbono a la superficie del acero para que se difunda al interior de la pieza. Su principal ventaja se presenta al utilizar aceros de bajo carbono que al tener un núcleo blando y superficie dura puede convertirse en una herramienta tenaz, esto obedece al alto contenido de carbono, pero se logra mediante el temple.

La cementación puede ser líquida, sólida o gaseosa.

La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) 0,2% de carbono. Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a altas temperaturas (típicamente, 900 °C).

Aceros de Cementación.

So apropiados para cementación los aceros de bajo contenido de carbono. El cromo acelera la velocidad de penetración del carbono. Los aceros al cromo níquel tienen buenas cualidades mecánicas y responden muy bien a este proceso. Una concentración de níquel por encima del 5% retarda el proceso de cementación.

El agente carburante en este proceso puede ser un hidrocarburo gaseoso como el gas natural o propano, o hidrocarburos líquidos como los terpenos, benceno, alcoholes, glicones o cetonasCuando se hace por hidrocarburos líquidos se hace dejando caer en gotas sobre una placa caliente donde se evapora y se vuelve monóxido y dióxido de carbono, metano y vapor de agua.Cuando se hace con hidrocarburos gaseosos, estos se introducen con unas atmósferas portadoras que transportan en forma uniforme los agentes carburantes para mantenerlos con el contenido de carbono constante.

El agente carburante es el monóxido de carbono generado por la reacción entre el carbón granulado que rellena la caja con el aire atrapado por el relleno. En este proceso se presentan los activadores y catalizadores como carbonato de bario (20%) o sodio que ayudan a acelerar la reacción. La caja se debe introducir a una temperatura que está entre 810°C y 950°C; entre más alta sea la temperatura, más alta será la cementación y mayor el contenido de carbono, pero debido a las elevadas temperaturas se produce un grano grande que repercute en el deterioro de las propiedades de la pieza.

Las piezas se introducen en un baño de sales fundidas a 930°C constituidas por una sal base generalmente cloruro o carbonato de sodio, con adición de una sal aportadora de carbono, cianuro de sodio o de potasio y de una sal activante, cloruro de bario, mezclados en porcentajes adecuados, según los resultados que se deseen obtener. La presencia de nitrógeno en los cianuros provoca también la formación de productos de reacción (nitruros) de elevada dureza pero limitados a una finísima capa exterior.

La nitruración es un tratamiento térmico que se le da al acero.El proceso modifica su composición añadiendo nitrógeno mientras es calentado.El resultado es un incremento de la dureza superficial de las piezas. También aumenta la resistencia a la corrosión y a la fatiga. La nitruración puede ser en horno o iónica.

En el primer caso la pieza se introduce en un horno en el que se llena la atmósfera con amoníaco y luego se calienta a temperaturas de aproximadamente 500°C. Esto hace que el amoníaco se descomponga en nitrógeno e hidrógeno; el hidrógeno 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.En el caso de la nitruración iónica, las

moléculas de amoníaco se rompen mediante la aplicación de un campo eléctrico. Esto se logra sometiendo al amoníaco a una diferencia de potencial 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.

Aceros para nitruración

No todos los aceros son aptos para nitrurar, ya que en ocasiones el procedimiento puede resultar contraproducente, tales como los aceros al carbón, en los que el nitrógeno penetra demasiado rápido en la estructura y la capa nitrurada tiende a desprenderse.Para este proceso resulta conveniente que en la composición de la aleación haya una cierta cantidad de aluminio (1% aproximadamente).

La nitruración se aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas de rodamientos, camisas de cilindros, árboles de levas, engranajes sin fin, etc. Estas aplicaciones requieren que la piezas tengan un núcleo con cierta plasticidad, que absorba golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza que resista la fricción y el desgaste.

Aplicaciones de la nitruración.

Las piezas que se hayan pasado por un proceso de nitruración se pueden usar en trabajos con temperaturas de hasta 500 °C (temperatura de nitruración), temperatura a la cual el nitrógeno comienza a escaparse de la pieza, eliminando los efectos de la nitruración y disminuyendo la dureza de la pieza.

Los aceros sometidos a nitruración son aceros especiales llamados aceros de nitruración con un contenido de carbono de 0.4% y que contienen elementos como cromo y aluminio que favorecen la penetración de nitrógeno, junto al molibdeno que elimina la fragilidad de la capa nitrurada.El tratamiento se realiza a 520°C, colocando las piezas en cajas cerradas herméticamente donde llegan dos tubos, uno para introducir los gases conteniendo nitrógeno y otro para la salida de estos, es necesario que las piezas a nitrurar estén acabadas de mecanización, bonificadas, pulidas, desengrasadas y secas. 

Emplea la misma temperatura que la nitruración gaseosa, este proceso se hace en sales de cianuro fundido.Los baños se pueden trabajar con amoniaco gaseoso a presión para asegurar el nitrógeno naciente.