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Tratamientos termoquímicos

por difusión

Año 2016

1

Contenido

Definición

• Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos mediante los cuales se modifica más o menos profundamente, la naturaleza de un metal por difusión de uno o más elementos de aleación a través de su superficie. (IRAM-IAS U 500-540)

• Ejemplos:– endurecimiento superficial– lubricación � (ver bonderizado en clase de Forja)

– menos abrasión � sulfinizado– mejora la corrosión (?) � cromización, galvanizado en

caliente (?)

Técnicas de Endurecimiento Superficial

Objetivo: Se busca mejorar la dureza superficial de la pieza a tratar, incrementando la resistencia al desgaste y conservando latenacidad en el interior de la pieza. En algunos casos se busca además aumentar la vida a la fatiga.

Carburización

Nitruración

Carbonitruración

Nitrocarburación

Boronizado

Procesos Termoquímicos

Se modifica la composición química de la superficie. Se introducen especies endurecedoras al acero (Por ej: C, N, B) en un

proceso de Difusión.

Sulfinización

Endurecimiento por llama

Endurecimiento por inducción

Endurecimiento por láser

Procesos Térmicos No se modifica la composición química de la superficie.

Se modifica la microestructura superficial sin la adición de especies endurecedoras Endurecimiento por haz de electrones

Cromado duro (Hard chromium plating)

Recubrimiendo de Ni autocatalítico (Electroless Nickel Plating)

Thermal Spraying

Soldadura de Recargue (Weld hardfacing)

Deposición Química en Fase Vapor (QVD)

Deposición Física en Fase Vapor (PVD)

Implantación Iónica

Revestimientos / modificaciones superficiales

Se deposita una nueva capa sobre el sustrato de acero.

Se modifica la composición quimica subsuperficial

Laser Surface Processing

Clasificación de los Procesos Termoquímicos(Difusional)

tkcapadeProf =

k = cte de difusividad térmica, depende de T, composición química del acero y gradiente de concentración de la especie endurecedora.

Según especie endurecedora Según medio de transporte de la especie endurecedora

SólidoLíquidoGaseosoVacíoIones (Plasma)

� Carburación� Nitruración� Carbonitruración� Nitrocarburación� Boronizado� Sulfinización

CN

C, NN, C

BS, N, C

Especie

endurecedoraT (°C) Prof típica

Dureza

(HRC)Metales base típicos Características del Proceso

Sólida (Pack) C 815–1090125 µm–1.5

mm50–63(a) AºbC, Aº aleados bC

Bajo costo del equipamiento.

Poco control de la profundidad de capa.

Gaseosa C 815–98075 µm–1.5


Buen control de profundidad de capa.

Adecuado para la operación contínua.

Requiere cuidadosos controles del gas.

Puede ser peligroso.

Líquida / Sales C (+ N

probablem)815–980

50 µm–1.5


Más rápido que los procesos Pack y Gas.

Problemas en la disposición de las sales.

Mantenimiento frecuente de las sales.

Vacío C 815–109075 µm–1.5


Excelente control del proceso.

Mayor rapidez.

Equipamiento caro.

Gas N + Cptos de N 480–590125 µm–0.75

mm50–70

Aº aleados, nitriding

steels, SS

No requiere de temple.

Baja distorsión.

Proceso lento (en gral batch).

Líquida / Sales N + Cptos de N 510–5652.5 µm–0.75

mm50–70

Ferrosos en gral

(incluye fundiciones)

Para capas delgadas <25 µm.

No se produce la capa blanca.

Ion N + Cptos de N 340–56575 µm–0.75

mm50–70

Aº aleados, nitriding

steels, SS

Mayor rapidez que la nitruración gaseoso.

No se produce la capa blanca.

Alto costo del equipamiento.

Gas C + N 760–87075 µm–0.75

mm50–65(a)

AºbC, Aº aleados bC,

SS

Menor T que en carburización (menor

distorsión).

Líquida

(Cianuración)C + N 760–870 2.5–125 µm 50–65(a) Aº bC

Películas delgadas.

Proceso Batch.

Problemas en la disposición de sales.

Nitrocarburación

FerríticaC + N 565–675 2.5–25 µm 40–60(a) Aº bC Baja distorsión

Boronizado

(Boriding)B + Cptos de B 400–1150 12.5–50 µm 40–>70

Aº aleados, Aº para

herramientas, Aleac.

Co, Aleac. Ni

Capas de alta dureza.

Procesos de

disfusión termica

Diffused carbide

layers via salt

bath processing

800–1250 2–20 µm >70

Aº aleados, Aº para

herramientas, Aº 1/2

C

Capas de alta dureza.

Otros

(a) Requiere de un temple desde la fase austenítica

Proceso

Carburización

(Carburizing)

Nitruración

(Nitriding)

Carbonitruración

(Carbonitriding)

Características generales

Carburación (Cementación)

Proceso:

• Calentar la pieza hasta una T de austenización (815-1090 ºC).

• Someter la pieza a un medio carburante (sol, liq o gas) por un determinado tiempo (de horas a días).

• Temple. La superficie carburada, de mayor templabilidad, forma martensita. El núcleo de la pieza, cuya composición química no es alterada, posee menor templabilidad y no forma martensita.

• Revenido de la microestructura martensítica superficial.

Objetivo: Mejorar la dureza superficial de la pieza, incrementando la resistencia al desgaste y conservando la tenacidad en el interior de la pieza.

• Aceros de bajo C (0,08 a 0,25%C). Capa carburada hasta 1%C. • Profundidad de capa: 125 µm a 1,5 mm. • Durezas superficial: 50-65 HRC.

Carburación (Cementación)

Gradiente en la concentración de C

Carburación Gaseosa SAE 8620 a 927ºC

Carburación sólida de un acero 0,15% C @ 940ºC

1 hora

2 horas

3 horas

Gradiente superficial en la concentración de carbono (CAPA DURA)

Gradiente de dureza

Mayor en la superficie Menor hacia el interior

Superficie dura y resistente al desgasteNúcleo tenaz

Carburación GaseosaSe emplean atmósferas carburantes controladas, de forma tal que:

• La concentración de carbono final en la superficie de la pieza sea menor al límite de solubilidad de la austenita a la T de carburación.

• Se minimiza la deposición de hollín en el interior del horno.

atmósfera carburante controlada

Gas portador. Ejemplos:• Gas Endotérmico• Atmósfera Metanol-

;itrógeno

Gas Rico (o Gas Carburante). Ej:• Metano (Gas ;atural)• Propano• Butano

=

+

1000ºC

CO, H2, ;2, CO2, CH4

Generador de Gas Endotérmico

Carburación Gaseosa

Hornos Continuos

Tipos de Hornos

Hornos “Tipo Batch”

Hornos de FosaHornos HorizontalesHornos de Lecho Fluidizado

RotativosDe Retorta RotativosCon Cinta Transportadora

Algunos diseños de hornos permiten tener un sistema integrado de temple

Horno de fosa con carga superior

(Horno “Tipo Batch”)


Peso total: 18000 kgTemperatura de carburizacion: 840ºC

Ejemplo: Rodamientos

(Horno “Tipo Batch”)

Horno horizontal con sistema de temple integrado


Carburación GaseosaVariables en el proceso de carburación

TemperaturaTiempoComposición de la atmósfera

TEMPERATURALa velocidad de difusión del C en Fe γ aumenta con la T. Ejemplo: El C se incorpora en el acero un 40% más rápido al pasar de 870 ºC a 925 ºC.

�� A mayor T, mayor velocidad de difusión, mayor degradación del refractario y menor precisión en la profundidad de capa carburada �� Relación de compromiso

Una T de carburación muy empleada es 925ºC: permite una velocidad de carburación razonablemente rápida sin un deterioro excesivo del interior del horno. Para piezas de mayor profundidad de capa, la T puede ser elevada a 955 ºC y 980 ºC, acortando el tiempo de carburación. Para menores profundidades de capa, se emplean menores T de carburación para tener un control más preciso en la profundidad de la capa carburada.

�� Para obtener un resultado consistente, la T debe ser uniforme en toda la pieza.

Si la T no es uniforme, se obtiene diferentes profundidades de capa de una pieza a otra o en la misma pieza.Por esto, se puede precalentar la carga hasta la T de carburación en una atmósfera endotérmica (en hornos batch y continuos). Luego se agrega el gas carburante.


Profundidad de capa en función del tiempo de carburación a diferentes temperaturas


COMPOSICIÓ; DE LA ATMÓSFERASe supone una atmósfera de un gas endotérmico (producido a partir de metano) enriquecida con metano.

Los principales constituyentes de la atmósfera carburante resultante son: CO, N2, H2, CO2, H2O y CH4,

El N2 es inerte, actúa sólo como diluyente.

El CO, CO2, H2, y H2O presentes en el gas son muy cercanas a las composiciones del siguiente equilibrio:

222 HCOOHCO +↔+

El C sólo ingresa en el acero bajo el estado naciente, es decir, bajo las siguientes reacciones reversibles

2COFe)C(en 2CO +↔ OHFe)C(en HCO 22 +↔+

El metano está presente en cantidades mayores a las del equilibrio. Es la fuente de C según:

224 H2CO2COCH +→+ 224 H3COOHCH +→+

24 H2Fe)C(en CH +→

La suma de las reacciones se reduce a:

El CO2 y H2O se mantienen constantes. Se reduce del contenido de metano y se incrementa la cantidad de H2,

De esta forma, los parámetros que se monitorean son: contenido del vapor de agua (midiendo el punto de condensación del gas), contenido de CO2 (mediante una análisis infrarojo del gas), cantidad de O2 (mediante sensores de circonia). El O2 altera la reactividad del C (enFe) según: CO21/2OFe)C(en ↔+

Ejemplo con sopleteSoot(a) Acetylene flameDiffusion flame(b) Carburizing flameWhite cone Acetylene feather(c) Neutral flame(d) Oxidizing flameCarburación Sólida

Compuesto de carburación(Polvo Endurecedor)

Calor

Contenedor cerrado(Caja de cementar)

Pieza a CementarCalor

• Conocido también como carburación en cajas.

• La pieza a tratar es calentada hasta una T de austenización en un contenedor cerrado (caja) y en contacto con un compuesto de carburación sólido.

• Es el método más antiguo de los procesos de carburación y fue el más empleado durante muchos años.

• No es muy empleado en la actualidad debido a las limitaciones inherentes del proceso y la mejora de las otras técnicas de carburación.

Carburación Sólida

Link carburación en cajas (casero)


• Gran variedad de hornos (el proceso genera su propia atmósfera contenida en la caja de carburación).

• Ideal para piezas que deban ser mecanizadas luego de la carburación y antes del TT final (bajas velocidades de enfriamiento desde la T de carburación).

• Baja distorsión de las piezas durante la carburación (se emplea el compuesto carburizante para soportar las partes).

• Esta técnica permite mayores opciones en cuanto a técnicas de carburación selectiva.

VE;TAJASVE;TAJAS

• No es adecuado para capas poco profundas, donde se requiera estrictas tolerancias en cuanto a la profundidad de capa (por la variación de la T en el interior de la caja).

• No todas las piezas dentro de la caja tendrán la misma profundidad de capa.

• No hay control de las variables del proceso y por ende, de los resultados finales.

• Dificultad de templar directamente las piezas desde las cajas (requiere una operación adicional, siendo imposible la automatización del proceso de temple).

• Mayor tiempo de procesamiento debido al calentamiento y enfriamiento de la caja y del compuesto de cementación.

• Mayor consumo de combustible/electricidad.

• Considerable mano de obra. Elevado costo de preparación y colocación de las piezas en las cajas.

• Posee problemas medio-ambientales asociados a la disposición de compuestos de carburación que contienen bario.

Carburación SólidaDESVE;TAJAS


Compuesto de carburación

Carbón vegetal /Coque de petróleo /Alquitrán

+ 10-20% de carbonatos de Ba, Ca y Na=

Al mezclar el carbón con carbonatos alcalinos/alcalino-térreos, se alcanza hasta 1,20% de carbono en la superficie de la pieza. Caso contrario, el contenido de carbono sería inferior a 0,65%. Por ello, los carbonatos se llaman activadores.

2COO2C 2 →+ 2COC2CO +→

23 COBaOcalorBaCO +↔+ CO2CCO2 →+

Las mezclas cementantes pierden su actividad con el uso y deben reponerse.

Una práctica común es mezclar 3 partes de mezcla usada y una parte de mezcla nueva.

Tipos de hornos + Variables de proceso

Carburación Líquida(Baño de Sales)

• La pieza es inmersa en un baño de sales carburizantes a una T en donde el acero se encuentra en fase austenítica.

• Ya no tiene la importancia comercial que tenía en el pasado� Problemas medioambientales asociado a la disposición de las sales (algunas contienen cianuros)� El proceso tiene ciertas limitaciones (la remoción de sales puede ser difícil)

• Se realiza en menor tiempo que la carburación gaseosa (mayor velocidad de calentamiento)

• En general, las piezas se templan luego del baño, seguido de un revenido.


La mayoría de las sales de carburación contienen compuestos de cianuro.

• Si contienen cianuro� se introduce C y algo de ; a la capa. (El efecto del ; es despreciable)

• Si no contienen cianuro� Sólo se introduce C a la pieza.


Baño de Sales con Cianuro

Sales de baja T o penetración media

Sales de alta T o gran penetración

Profundidades de capa promedio (mm) 0,2 a 1,5 1 a 3

T de carburizacion (ºC) 850 a 900 875 a 950

Cianuro Sódico 17 a 23 7,5 a 12

Cloruro Bárico 14 a 40 45 a 55

Otras sales alcalinas (F- o Cl- de Ba, Ca o Sr) 0 a 3,5 2 a 10

Cloruro Potásico - 5,5 a 20

Cloruro Sódico 20 a 30 0 a 15

Carbonato Sódico <30 <30

Cianato Sódico <1 <0,30

2NaClBa(CN)BaCl 2NaCN 22 +↔+

(C)BaCNBa(CN) 22 +↔

Tipos de Hornos: Crisoles

Calentados con gas o fuel oilCalentados con resistencia eléctrica


Con electrodos sumergidos

Descarburación

Es el fenómeno en el cual un acero al carbono pierde carbono de su superficie. Puede ocurrir luego de un tratamiento térmico, trabajado en caliente o cualquier proceso en el cual el acero permanezca un período lo suficientemente largo en un medio oxidante.

La descarburación es indeseable, dado que afecta:

- la capacidad de endurecimiento de la superficie de la pieza al reducir su contenido de carbono

- la dureza � mas blando,

- resistencia mecánica

- vida a la fatiga de los aceros

Carbonitruración• Es un proceso modificado de carburación, y no una forma de nitruración• Involucra la difusión de C y N a la superficie exterior del acero. • Ambos elementos contribuyen a la formación de la capa dura.• Puede ser gaseosa, líquida o por plasma.• En gral se emplean menores T (775-900ºC) y menores tiempo que en carburación gaseosa.• El N inhibe la difusión del C.

� Como resultado, se obtienen capas de menor profundidad y mayor dureza. � Adquieren mayor dureza de temple, por lo que necesitan mayores T de revenido en la cementación para lograr la misma dureza.� Tienen mayor resistencia al ablandamiento y al desgaste a alta T, cuando las piezas deban trabajar en caliente

Carbonitruración Gaseosa

Cualquier equipo que sirva para la carburación gaseosa puede ser utilizado para carbonitrurar, ya que sólo es necesario agregar de 2 a 12% de amoníaco a la

misma atmósfera empleada en la carburación gaseosa.

• Ejemplos de aceros comúnmente carbonitrurados:

� Serie 1000, 1200, 1300, 1500, 4000, 4100, 4600, 5100, 6100, 8600, 8700,

� Con contenidos de C de hasta 0,50%.

• Profundidades de capa de hasta 0,75mm.

• Rango de T de 760 a 870ºC.

• Durezas superficiales de 60 a 65 RC.

Carbonitruración Gaseosa•Efecto del nitrógeno en la capa dura� N, C, Mn, Ni: gammágenos (estabilidazores de austenita)� El N disminuye la velocidad crítica de temple (capa dura de mayor templabilidad)

Gradiente de dureza en un acero carbonitrurado a 815ºC por 1,5 h y templado en aceite.

La pieza se puede templar desde una T menor, recibe menos deformación y disminuye las operaciones de enderezado y rectificado final.

N3HNH3 +→

2N2N →

2H2H →

•Efecto de la T

Curvas de Jominy deun acero de 0,08 %C

Carbonitruración Líquida(Cianuración)

carburación Líquida

CarbonitruraciónLíquida o

Cianuración

Composición química de la capa

Mayor C y menor de N

Mayor N y menor de C

Profundidad típica Hasta 6,35mm < 0,25 mm

• Para endurecer pequeñas piezas de aceros de bajo y medio C, con o sin aleación. • Similar a la carburación líquida (baño de sales con cptos CN). � Se distinguen entre sí por la profundidad y composición química de la capa:

Grado: NaCN(%)

NaCO3(%)

NaCl(%)

T de fusión °C

96 a 98 % 97 2,3 Trazas 560

75 % 75,3 3,5 21,2 590

45 % 45,3 37 17,7 570

30 % 30 40 30 625

Nitruración

● Las piezas que se desean nitrurar son siempre templadas y revenidas antes de la nitruración.

● Se realiza en una atmósfera de amoníaco a 500-575 ºC, durante 20 a 80 horas. Se alcanzan profundidades de capa de 0,20 a 0,70mm y durezas de hasta 70 HRC.

N3HNH3 +→

2N2N →

2H2H →

● Únicamente una pequeña proporción del N atómico (naciente) reacciona con el acero, transformándose rápidamente e1 resto en nitrógeno molecular (inerte).

● La parte del nitrógeno que reacciona con el acero difunde hacia el interior y forma nitruros de aluminio, cromo, molibdeno, vanadio y hierro, creando una capa superficial de elevada dureza.

● El N también puede ser aportado mediante un baño de sales o por implantación iónica

NitruraciónLos pasos completos del proceso de nitruración suelen ser los siguiente:

1) Mecanizado de la pieza, dejando un exceso de 2 mm sobre las medida finales.2) Temple y revenido a una T tal que el núcleo consiga la dureza o resistencia deseada. 3) Mecanizado final, llevando casi exactamente a las medidas finales. 4) Tratamiento opcional a 500-600 ºC (temperatura inferior a la de revenido) para

eliminar las tensiones introducidas en el mecanizado. 5) Protección de las superficies que no se quiere endurecer y desengrasado. 6) Nitruración.7) Ligero rectificado final (opcional).

● No es necesario templar la pieza desde la T de nitruración. Esto evita las deformaciones provenientes del enfriamiento rápido. Además, siempre que la T de nitruración sea inferior la T de revenido, las propiedades mecánicas del núcleo de la pieza quedarán inalteradas y serán las mismas a las obtenidas luego del revenido.

● Por ser relativamente baja la T de nitruración, no hay crecimiento grano. ● No es necesario someter las piezas nitruradas a ningún tratamiento térmico posterior.

Nitruración

Ventajas:● Gran dureza superficial.● Gran resistencia a la corrosión.● Ausencia de deformaciones.● Endurecimiento preferencial.● Retención de dureza a elevadas T.

Durezas obtenidas por nitruración de diferentes tipos de aceros

Nitruración

Para lograr una nitruración efectiva en los aceros al carbono, es condición necesaria cumplir con los siguientes factores:

a) La temperatura de nitruración debe ser inferior a la del eutectoide.b) Es necesaria la presencia de aleantes formadores de nitruros (Al, Cr, Mo, V).

Diagrama de fase Fe-N

Nitruración

Microestructura de la capa nitrurada

�� CAPA BLA;CA● Constituida por las fases ε y γ‘. ● Espesor típico: hasta 25 µm. Esta capa es muy dura y quebradiza y puede no ser deseada, siendo removida con un ligero mecanizado en caso de ser necesario. Resistente a la corrosión.

�� ZO;A DE DIFUSIÓ;● Constituida por nitruros estables provenientes de la reacción entre el N y los elementos formadores de nitruros que contenga el acero. ● Espesor típico: 1 mmEsta región es la que le confiere las propiedades de dureza y resistencia a la fatiga de las capas nitruradas.

�� ZO;A DE TRA;SICIÓ;● Gradiente de microestructuras entre la zona de difusión y la el núcleo de la pieza. Esta zona no siempre es visible por microscopía óptica.

�� ;UCLEO ●Martensita revenida. Se considera que la dureza del núcleo es la misma que la obtenida luego del temple y revenido.

Capa Blanca (nitruros ε y γ')

Zona de difusión

Zona de transición

Núcleo

Cinética de difusión

NitruraciónComposición química de los aceros de nitruración

Tipo de aceroComposición Química Dureza

VickersResistencia a la tracción (MPa)

C Si Mn Ni Cr Al Mo V

Cromo-Aluminio-Molibdeno

0,50 0,35 0,65 - 1,60 1,10 0,20 - 1100 1260

0,40 0,35 0,65 - 1,60 1,10 0,20 - 1100 980

0,30 0,35 0,65 - 1,60 1,10 0,20 - 1100 910

0,20 0,35 0,65 - 1,60 1,10 0,20 - 1100 760

Alto en cromo con molibdeno y Vanadio

0,40 0,30 0,50 0,30 3,00 - 1,00 0,25 850 1330

0,30 0,30 0,45 0,30 3,00 - 0,40 - 850 1000

0,20 0,30 0,45 0,50 3,00 - 0,40 - 850 790

Cromo-Molibdeno-Vanadio

0,35 0,30 0,50 - 2,00 - 0,25 0,15 750 980

0,25 0,30 0,50 - 2,00 - 0,25 0,15 750 940

0,18 0,30 0,50 - 2,00 - 0,25 0,15 750 830

Cromo-Molibdeno 0,30 0,30 0,60 0,60 1,00 - 0,20 650 920

En un Aº al C, la difusión del N hacia el interior se efectúa con más facilidad que en los Aºaleados. Sin embargo, se obtendrían durezas superficiales inferiores a los 60 HRC. Esta dureza se incrementa hasta 70 HRC (1000 HV) si el acero presenta aleantes formadores de nitruros (Al, Cr, Mo, V).

La adherencia de la capa se incrementa significativamente.

Mecanismos de endurecimiento: endurecimiento por precipitación de nitruros, bloqueo de planos de deslizamiento y la presencia de tensiones de compresión originada por el incremento de volumen asociado a la formación de los nitruros.

Nitrocarburación

La nitrocarburación, o nitrocarburación ferrítica, es un proceso modificado de nitruración y no una forma de carburación.

Tanto N como C (en menor cantidad) se introducen en forma simultánea en el acero en fase ferrítica (490-590ºC).

Se alcanzan durezas superficiales de 60 a 72 HRC.

Puede ser llevado a cabo en un baño de sales (líquido) o en atmósfera gaseosa. Últimamente está teniendo mayor participación la nitrocarburación por plasma.

�� CAPA BLA;CA● Compuesta por fase ε.● Espesor típico: entre 10 y 40 µm.En general esta capa es contínua y le confiere buenas propiedades a la capa dura.

�� ZO;A DE DIFUSIÓ;● compuesta por nitruros de hierro y nitrurosde elementos de aleación y nitrógeno absorbido.

El espesor total (capa blanca más zona de difusión) puede llegar a ser 1 mm.

NitrocarburaciónMicroestructura de la capa nitrocarburada

Boronizado

Este proceso involucra la difusión de B en la superficie de un acero a 850-950ºC. El boro se combina con el Fe del acero y alguno de los elementos de aleación, formando boruros. De esta forma, se obtiene una capa de muy alta dureza (hasta 2000 HV), resistente al desgaste, resistente a altas temperaturas y resistente a la corrosión. En caso de requerir un mecanizado final, sólo es posible realizarlo con piedra de diamante.

Se aplica a aceros al carbono, de baja aleación, aceros para herramientas, aceros inoxidables y aceros sinterizados. También se realizan boronizados sobre aceros ya carburizados.

Se conocen los siguientes procesos: boronizado en cajas (sólido), boronizado líquido, boronizadogaseoso, boronizado en plasma, boronizado en lecho fluidizado.

De todos estos métodos, sólo el boronizado sólido tiene interés comercial. Este proceso se realiza a 900-1000ºC durante 3 a 5 horas. La caja se retira del horno y se deja enfriar al aire.

Fuente de boro

Activadores Relleno (Inerte)

B4C 5% KBF4 5% SiC 90%

B4C 50% KBF4 5% SiC 45%

B4C 85% Na2CO3 15% - -

B4C 95% Na2B4O7 5% - -

B4C 84% Na2B4O7 16% - -

Los espesores típicos de capa borada son 0,05 a 0,25 mm para aceros de bajo carbono y de baja aleación y 0,025 a 0,076 mm para aceros de alta aleación.

BoronizadoCaracterísticas de la Capa Borada

La capa dura resultante puede estar formada por una o dos fases.

� Caso monofásico: la capa es de Fe2B

� Caso bifásico: capa exterior es de FeB y la capa interior de Fe2B.

La fase FeB, si se forma, es muy frágil y se produce en una superficie que se encuentra altamente tensionada (tensiones de tracción).

El Fe2B es la fase preferida, por ser menos frágil y generar tensiones de compresión en la pieza.

Sulfinización

Se incorpora C, N y S en la superficie del acero, al someter la pieza a un baño de sales a baja temperatura (565ºC).

Como resultado, se obtiene una notable mejora en la resistencia al desgaste. ;o se observa un incremento significativo en la dureza superficial del acero.

Se suele emplear un baño formado por dos sales:

a) Una sal de bajo punto de fusión: carbonato sódico con cianuro sódico y cloruro potásico (puede considerarse como una sal típica de cianuración).

b) Una sal portadora de azufre: cloruro de potasio con cianuro sódico y sulfito sódico.

A veces interviene un tercer tipo de sal, de relleno, que es inerte en el proceso.

Las superficies sulfinizadas tienen propiedades antifricción. Este fenómeno se explica por la microfusión de compuestos de azufre (de bajo punto de fusión) como consecuencia del incremento de temperatura generada en el rozamiento. Esto facilita el deslizamiento entre las piezas. Por otro lado, los compuestos duros incrustados en la matriz (nitruros), mejoran la resistencia al roce.

Se forman don capas.

La capa exterior es dura, frágil y de bajo espesor (10 a 30 µm). Compuesta de nitrurosde hierro y nitruros de elementos de aleación (Al, Cr y W, si están presentes).

La capa interior es más blanda y de mayor espesor. La profundidad total que se alcanza es de hasta 0,30 mm.

SulfinizaciónMicroestructura de la capa sulfinizada

Preguntas

1- ¿Qué son los tratamientos termoquímicos?2- ¿En qué consisten los tratamientos termoquímicos de

endurecimiento de superficies?3- ¿Cómo se puede endurecer localizadamente la superficie

de un acero?4- ¿Cómo se clasifican los tratamiento termoquímicos?5- ¿Qué es un cementado?6- ¿Qué es una carburación? ¿En qué consiste?7- ¿Cómo se puede llevar a cabo el proceso de carburación?8- ¿Qué se entiende por decarburación de la superficie de un

acero? ¿En qué circunstancias se puede dar? ¿Cómo puede afectar al desempeño de un pieza?

9- ¿Qué la nitruración?

Preguntas

9- ¿Cuáles son las etapas del proceso de nitruración?10- Describa la capa de una superficie nitrurada de un acero11- ¿Qué características tiene la capa blanca?12-¿Qué características tiene la zona de difusión?11- ¿El proceso de nitruración se realiza por debajo o por

encima de la temperatura de transformación eutectoide?12- ¿Cuáles son los principales procesos para nitrurar la

superficie de un acero?13- ¿Qué es el boronizado?14- ¿Qué es la sulfinización?15- ¿Qué es el bonderizado? (ver Forja)

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