TRATAMIENTOS TERMOMECÁNICOS Y TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS GRUPO 4

Tratamientos termoquimicos
INTRODUCCIÓN
Los tratamientos termomecánicos y
Tratamientos termoquímicos consisten
en operaciones de calentamiento y
enfriamiento de metales que se
complementan con la adición de nuevos
elementos en la superficie de las piezas,
de manera que se modifica la
composición química superficial. Con
estos tratamientos, se pretende mejorar
las propiedades superficiales en los
materiales en especial, su dureza y
resistencia al desgaste y a la corrosión
sin modificar las propiedades en su
interior. De esta forma, se pueden
obtener piezas con una gran dureza
superficial y cuyo interior conserve una
elevada tenacidad.
OBJETIVOS
• OBJETIVO GENERAL:
• EXPLICAR DETALLADAMENTE COMO SE REALIZA
EL TRATAMIENTO TERMOMECÁNICOS Y
TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
• OBJETIVO ESPECIFICO:
• DESCRIBIR COMO ES EL TRATAMIENTO
TERMOMECÁNICOS
• DESCRIBIR COMO ES EL TRATAMIENTOS
TERMOQUÍMICOS
TRATAMIENTOS
TERMOMECÁNICOS
¿Que son los tratamientos
Termomecánicos?
Son aquellos en que someten al metal a
operaciones de deformación en frío o en
caliente, para mejorar sus propiedades
mecánicas y , además, darle forma
determinadas. Al deformar
mecánicamente un metal mediante
martillado, prensado, estirado, laminado.
TIPOS DE
DEFORMACIONES
Son aquellos en que se someten al metal
a operaciones de deformaciones en frio o
en caliente para mejorara sus
propiedades mecánicas con el fin de
darle forma determinada.
.
DEFORMACIÓN EN
FRÍO:
La deformación en frío produce un
aumento en la dureza y la resistencia a
la tracción de los metales y aleación,
disminuyendo su plasticidad y
tenacidad. El cambio de su forma se
debe a la deformación de los granos y a
las tensiones que se originan, cuando
un metal ha recibido este tratamiento se
dice que tiene acritud.
CARACTERISTICAS DE LA
DEFORMACION EN FRIO
 puede endurecer el metal y producir
la forma final deseada
 El proceso de trabajo en frío es un
método económico para producir
grandes cantidades de pequeñas piezas,
ya que no requiere de fuerzas elevadas
ni de equipo de conformado costoso
 El trabajo en frío es posible obtener
tolerancias dimensionales y terminado
superficiales excelentes
DEFORMACIÓN
EN CALIENTE
La deformación en caliente se lleva a cabo por
encima de las temperaturas de recristalización,
logrando grandes deformaciones sin producir
acritud. Aquí no hay endurecimiento al
deformación plástica, por lo que es utilizado
principalmente para el conformado de piezas
grandes.
Una de las propiedades mas importantes de los
metales es su maleabilidad, este termino indica la
propiedad de un metal para ser deformado
mecánicamente por encima de su límite elástico,
sin incremento considerable en la resistencia a la
deformación.
El rango de trabajado en caliente está
comprendido entre la temperatura de
recristalización y la de fusión del metal.
CARACTERISTICAS DE LA
DEFORMACION EN CALIENTE
• En deformación en caliente no
hay endurecimiento
•
Es ilimitada la deformación
plástica
• El trabajo en caliente es
adecuado para el conformado de
piezas grandes
CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS
TERMOMECÁNICOS:
• Laminado
• Extrusión
• Trefilaciòn
• Forjado
LAMINADO:
Consiste en someter el acero a varias
deformaciones en caliente llegando a la
forma de lingotes. Los lingotes se
forman en una de tres diferentes formas
dependiendo del producto finales que
se obtendrán el acero. Estas formas
básicas palanquilla, tocho y placa.
Tipos de Laminación:
Laminado plano
Laminado de tubos
Laminado continuo
Laminado de corte
Laminado de anillo
Laminado de cuerdas
Laminado de rodillos
EXTRUSIÓN::
La extrusión es en general, la acción de
dar forma a una masa haciéndola salir por
una abertura especialmente dispuesta.
Proceso industrial, consiste en la
utilización de un flujo continuo de
materias primas para la obtención de
productos, generalmente metalúrgicos,
plásticos y alimenticios, las materias
primas se someten a fusión, transporte,
presión y deformación a través de un
dado, para dar forma a la sección
transversal
TIPOS DE EXTRUSIÓN
 Extrusión directa.
La extrusión directa, también conocida como
extrusión delantera, es el proceso más común de
extrusión. Éste trabaja colocando la barra en un
recipiente fuertemente reforzado.
 Extrusión indirecta.
En la extrusión indirecta, también conocida como
extrusión retardada, la barra y el contenedor se
mueven juntos mientras el troquel está estacionario
FORJADO:
TREFILACIÒN:
La Trefilaciòn consiste en cambiar y/o
reducir la sección de una barra haciéndola
pasar por tracción a través de un dado
cónico. Este proceso se realiza en frío. En
general este proceso es económico para
barras de menos de 10 mm de diámetro.
Es un proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos
dados, usando impacto o presión gradual para
formar la parte, es la operación más antigua
de metales. Año 5000 A.C se utilizó para
hacer joyería, armas, y otros implementos.
TRATAMIENTOS
TERMOQUÍMICOS:
¿Qué son los Tratamientos
Termoquímicos?
Son tratamientos térmicos en los que,
además de los cambios en la estructura del
acero, también se producen cambios en la
composición química de la capa
superficial, añadiendo diferentes productos
químicos hasta una profundidad
determinada. Estos tratamientos requieren
el uso de calentamiento y enfriamiento
controlados en atmósferas especiales.
ETAPAS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS
LA DISOCIACIÓN
• Consiste en la
descomposición de
las moléculas y la
formación de átomos
activos del elemento
que 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 decir la
penetración del
elemento de
saturación hacia la
zona interior del
metal, al penetrar los
que se difunden en la
red del disolvente la
velocidad de difusión
será más alta, siempre
y cuando en la
reacción se formen
disoluciones solidas
de sustitución.
TIPOS DE TRATAMIENTO
TERMOQUÍMICOS:
Podemos distinguir cinco tratamientos termoquímicos:
.
CEMENTACIÓN:
La cementación es un tratamiento
termoquímico que consiste en carburar una
capa superficial de una pieza de acero,
rodeándola de un producto carburante y
calentándola a una temperatura adecuada
mediante difusión, modificando su
composición, impregnando la superficie y
sometiéndola a continuación a un tratamiento
térmico, un temple y un revenido, quedando la
pieza con buena tenacidad en el núcleo y con
mucha dureza superficial.
El objetivo de la cementación es que en el
templado del acero proporciona dureza a la
pieza, pero también fragilidad. Por el
contrario, si no se templa el material no
tendrá la dureza suficiente y se desgastará.
La cementación encuentra aplicación en
todas aquellas piezas que tengan que poseer
gran resistencia al choque y tenacidad junto
con una gran resistencia al desgaste, como es
el caso de los piñones, levas, ejes, etc.
Podemos diferenciar tres tipos de materiales
cementantes:
 Sólidos.
 Líquidos.
 Gaseosos
NITRURACIÓN:
:
La nitruración es un tratamiento térmico
empleado para el endurecimiento superficial
de ciertas piezas, principalmente aceros. Es
especialmente recomendable para aceros
aleados con cromo, vanadio, aluminio,
wolframio y molibdeno, ya que forman
nitruros estables a la temperatura de
tratamiento. Son estos nitruros los que
proporcionan la dureza buscada.
Durante la nitruración, la pieza sometida ve
aumentada su dureza superficial mediante el
aporte de nitrógeno a la misma en una
atmósfera nitrurante, principalmente
compuesta de vapores de amoníaco
descompuesto en nitrógeno e hidrógeno.
Podemos diferenciar cuatro tipos de
nitruración:
• Nitruración gaseosa.
• Nitruración líquida.
• Nitruración sólida.
• Nitruración iónica.
CIANURACIÓN:
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. Cuando se quiere
obtener una superficie dura y resistente al desgaste,
se realiza a una temperatura por encima de la crítica
del corazón de la pieza entre 750 ºC y 950 ºC
aproximadamente, 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 hará directamente por inmersión al
salir del baño de cianuro
SUS PRINCIPALES VENTAJAS SON:
La buena eliminación de oxidación, la
profundidad de la superficie es duradera, el
contenido de carbono se reparte homogéneamente
y de gran rapidez de penetración.
TAMBIÉN POSEE CIERTAS DESVENTAJAS
COMO:
El lavado de las piezas posterior al tratamiento
para prevenir la herrumbre, la revisión de la
composición del baño ha de ser de forma
periódica y la alta peligrosidad de las sales de
cianuro, dado que éstas son venenosas.
CARBONITRURACIÓN
La carbonitruración es un procedimiento que
consiste en endurecer superficialmente el
acero, en este tratamiento termoquímico se
promueve el enriquecimiento superficial
simultáneo con carbono y nitrógeno, con el
objetivo de obtener superficies
extremadamente duras y un núcleo tenaz,
sumado a otras propiedades mecánicas como
resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y
resistencia a la torsión
Dicho tratamiento se realiza en las mismas
condiciones que la cementación ya sea en baño de
sales de una composición determinada o en
atmósfera gaseosa con adición de nitrógeno por
medio de la disociación de amoniaco. Por esta
razón la temperatura de la carbonitruración se
sitúa entre las temperaturas de estos dos procesos.
La oferta de nitrógeno, que se difundirá en el
acero, dependerá de la composición del baño y
también de su temperatura. Por lo contrario, el
aumento de nitrógeno se reduce a medida que
aumenta la temperatura.
Diremos
que
el
tratamiento
de
carbonitruración está subdividido en:
• Carbonitruración por encima de A1 (750ºC a
850ºC).
• Carbonitruración por debajo de A1 (700ºC a
750ºC).
SULFINIZACIÓN
La sulfinización es un tratamiento termoquímico
en el cual se introduce superficialmente azufre al
acero. El objetivo no es mejorar las propiedades
mecánicas sino mejorar su comportamiento frente
al mecanizado. Se realiza en piezas ya terminadas.
Consiste en elevar la temperatura de la pieza a
575°C aproximadamente en un baño de sales que
ceden carbono, nitrógeno y azufre (estos dos
últimos en menor cantidad), en aleaciones férreas
y de cobre.
Se utiliza en aceros de bajo carbono donde la
viruta no se corta sino que se deforma y es
arrastrada acumulándose frente al ataque. La
incorporación superficial del azufre genera
sulfuro de hierro (S2Fe) como inclusión no
metálica (impurezas), y se aloja en los bordes de
grano lo que fragiliza al metal, lo cual hace que
disminuya el punto de fusión. Después de la
sulfinización las dimensiones de las piezas
aumentan ligeramente, aumentando su resistencia
al desgaste, favoreciendo la lubricación y
evitando el agarrotamiento.
TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS
Son tratamientos térmicos en los que, además de los
cambios en la estructura del acero, también se
producen cambios en la composición química de la
capa superficial, añadiendo diferentes productos
químicos hasta una profundidad determinada. Estos
tratamientos requieren el uso de calentamiento y
enfriamiento controlados en atmósferas especiales.
Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos
están aumentar la dureza superficial de las piezas
dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuir el
rozamiento aumentando el poder lubrificante,
aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la
resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la
corrosión.
TIPOS:
El objetivo
CEMENTACIÓN
la cementación es que en el templado del acero
La cementación es un tratamiento
proporciona dureza a la pieza, pero también
termoquímico que consiste en carburar una
fragilidad. Por el contrario, si no se templa el material
capa superficial de una pieza de acero,
no tendrá la dureza suficiente y se desgastará. Para
rodeándola de un producto carburante y
conservar las mejores cualidades de los dos casos se
calentándola a una temperatura adecuada
utiliza la cementación, que endurece la superficie de
mediante difusión, modificando su
la pieza sin modificación del núcleo, dando lugar así a
composición, impregnando la superficie y
una pieza formada por dos materiales, la del núcleo de
sometiéndola a continuación a un tratamiento acero con bajo índice de carbono, tenaz y resistente a
térmico, un temple y un revenido, quedando
la fatiga, y la parte de la superficie, de acero con
la pieza con buena tenacidad en el núcleo y
mayor concentración de carbono, más dura, resistente
con mucha dureza superficial.
al desgaste y a las deformaciones, siendo todo ello una
única pieza compacta.
ACEROS DE CEMENTACIÓN
Según sean los requisitos de dureza y resistencia
mecánica existen varios tipos de aceros adecuados
para recibir el tratamiento de cementación y posterior
tratamiento térmico. Algunos ejemplos de aceros
aptos para la cementación son:
 Aceros para cementación al carbono.
 Aceros para cementación al cromo-níquel
 Aceros para cementación al cromo-molibdeno
 Aceros para cementación al cromo-níquelmolibdeno
NITRURACIÓN
La nitruración es un tratamiento térmico empleado para el
endurecimiento superficial de ciertas piezas, principalmente aceros.
Es especialmente recomendable para aceros aleados con cromo,
vanadio, aluminio, wolframio y molibdeno, ya que forman nitruros
estables a la temperatura de tratamiento. Son estos nitruros los que
proporcionan la dureza buscada. Durante la nitruración, la pieza
sometida ve aumentada su dureza superficial mediante el aporte de
nitrógeno a la misma en una atmósfera nitrurante, principalmente
compuesta de vapores de amoníaco descompuesto en nitrógeno e
hidrógeno. En esta descomposición, el nitrógeno, más denso que el
hidrógeno, se desplaza hacia la zona inferior de la cámara, entrando
en contacto con la pieza y formando nitruros de hierro (compuesto
duro y frágil) en su superficie. La penetración de este tratamiento es
muy lenta, del orden de un milímetro de espesor por cada 100 horas
de duración, aunque después de esto, la pieza no precisará de
temple.
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 carbono,
en los que el nitrógeno penetra demasiado rápido en la
estructura y la capa nitrurada tiende a desprenderse.
Resulta conveniente que en la composición de la
aleación haya una cierta cantidad de aluminio 1 %.
También es aplicable a los aceros inoxidables, aceros
al cromo níquel y ciertas fundiciones al aluminio o al
cromo. Algunos ejemplos de aceros aptos para la
nitruración son:
 Acero para nitruración al Cr-Mo-V
 Acero para nitruración al Cr-Al-Mo
CIANURACIÓN
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.
Los baños de cianuro se usan generalmente en los procesos
de temple de acero para impedir la descarburación de la
superficie. Sus principales ventajas son: la buena
eliminación de oxidación, la profundidad de la superficie es
duradera, el contenido de carbono se reparte
homogéneamente y de gran rapidez de penetración.
También posee ciertas desventajas como son: el lavado de
las piezas posterior al tratamiento para prevenir la
herrumbre, la revisión de la composición del baño ha de ser
de forma periódica y la alta peligrosidad de las sales de
cianuro, dado que éstas son venenosas.
CARBONITRURACIÓN
La carbonitruración es un procedimiento que consiste en
endurecer superficialmente el acero, en este tratamiento
termoquímico se promueve el enriquecimiento superficial
simultáneo con carbono y nitrógeno, con el objetivo de
obtener superficies extremadamente duras y un núcleo
tenaz, sumado a otras propiedades mecánicas como
resistencia a la fatiga, resistencia al desgaste y resistencia a
la torsión. Una ventaja significativa es que presenta muy
poca deformación debido a que el nitrógeno absorbido en el
proceso disminuye la velocidad crítica de temple del acero.
Por esta razón la temperatura de la carbonitruración se
sitúa entre las temperaturas de estos dos procesos. La
oferta de nitrógeno, que se difundirá en el acero,
dependerá de la composición del baño y también de su
temperatura.
SULFINIZACIÓN
La sulfinización es un tratamiento termoquímico en el
cual se introduce superficialmente azufre al acero. El
objetivo no es mejorar las propiedades mecánicas sino
mejorar su comportamiento frente al mecanizado. Se
realiza en piezas ya terminadas. Consiste en elevar la
temperatura de la pieza a 575°C aproximadamente en
un baño de sales que ceden carbono, nitrógeno y
azufre (estos dos últimos en menor cantidad), en
aleaciones férreas y de cobre. Se utiliza en aceros de
bajo carbono donde la viruta no se corta sino que se
deforma y es arrastrada acumulándose frente al
ataque.
CONCLUSIONES
• El tratamientos termomecánicos más utilizados en la industria del acero
es el ausforming, lo cual consiste en aplicar un tratamiento térmico de
temple deformando del 60 % al 90 % del acero, y posteriormente
enfriando de manera rápida.
• tratamientos termoquímicos aumenta la dureza superficial de las piezas
dejando el núcleo más blando y tenaz, disminuyendo el rozamiento y
aumentando el poder lubrificante como la resistencia a la corrosión.
GRACIAS