Proceso De Fabricacion Del Acero

INTRODUCCION

Que son los tratamientos termoquímicos de los metales?, ¿Qué tratamientos existen? Y para qué sirve cada uno de estos. Estas y otras preguntas contestaremos a lo largo del desarrollo del tema, los metales, sobre todos los aceros y sus aleaciones, tal como se encuentran en el comercio.

Intentaremos mostrar que es preciso someterlos a una serie de tratamientos que pueden modificar la estructura interna o únicamente la composición superficial y así modificar las propiedades mecánicas (Dureza, Resistencia a la fatiga, resiliencia,…) de las piezas, acorde con el uso posterior que se haga de ellas, por lo tanto, las piezas durante el servicio pueden verse afectadas por la corrosión, entendida esta como la destrucción de materiales a consecuencia de reacciones químicas o electroquímicas con el medio que las rodea. La corrosión química es debida a la descomposición superficial de la pieza por reacciones con ciertas sustancias (humedad, ácidos, soluciones salinas).

Tratamientos termoquímicos del acero.

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.

Para que un material sea adecuado a estos tratamientos es necesario que tenga elevadas características de resistencia mecánica y una gran tenacidad. Un acero puede poseer estas características si ha sido sometido a un tratamiento de temple o si ha pasado por un proceso de revenido

Con estos tratamientos termoquímicos obtenemos materiales con propiedades diferentes en sus zonas superficiales y en sus zonas internas. Así por ejemplo podremos obtener un engranaje que sea más duro en la zona de los dientes y más tenaz en la zona interna.

En que consiste el tratamiento termoquímico en un metal.

Consiste en enriquecer las capas superficiales de la pieza de acero con elementos: Carbono y nitrógeno (Carbonitruración o cianuración), aluminio (Calorización), cromo (cromado) y otros, para elevar la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y otras propiedades.

Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos está 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 la fatiga o aumentar la resistencia a la corrosión.

Cementación(C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

La cementación puede hacerse por dos vías:

1. Cementación en medio sólido.

2. Cementación gaseosa.

Cementación en medio sólido.

Para la cementación en medio sólido, las piezas limpias y libres de óxidos se colocan en la mezcla de cementación, dentro de cajas de chapas de acero soldadas y selladas. Estas cajas se cargan luego al horno de cementación, y se mantienen ahí durante varias horas a una temperatura entre 900 y 950°C hasta obtener la profundidad de la capa de difusión deseada.

Como mezcla de cementación se puede utilizar la de 70-80 % de carbón vegetal finamente pulverizado, con 20-30 % de alguno de los siguientes carbonatos: carbonato de barío (BaCO3); carbonato de sodio (Na2CO3) ó carbonato de potasio (K2CO3) que actúan como catalizador y que contribuyen al desprendimiento del carbono en estado elemental, necesario para la cementación.

Para el sellaje de la tapa de la caja de cementación puede utilizarse una masilla hecha con arena de fundición mezclada con silicato de sodio (vidrio soluble).

Cementación gaseosa.

La cementación gaseosa necesita de un equipo especial mas complicado y se aplica a la producción en masa de piezas cementadas.

Esta cementación tiene ventajas considerables con respecto a la cementación en medio sólido; el proceso es dos o tres veces mas rápido, la tecnología es menos perjudicial a la salud, y las propiedades del núcleo sin cementar resultan mejores debido al menor crecimiento del grano. El proceso se realiza en hornos especiales, en cuyo interior se inyecta como gas cementante algún hidrocarburo saturado tales como metano, butano, propano y otros. Al calentar a unos 900-970oC se desprende el carbono elemental que cementa el acero. Por ejemplo al calentar metano.

CH4 --> C + 2H2

Nitruración(N): al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 500 y 700 °C, dentro de una corriente de gas amoníaco, más 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 amoníaco y posteriormente se calienta a temperaturas de aproximadamente 500°C, lo que provoca 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

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