IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN LAS PROPIEDADES MECANICAS DE UN ACERO DE AVIACION (SAE 4130, 4340) SOMETIDO A NITRURACION GASEOSA

SINTOMAS:

Los aceros deben someterse a ciertos tratamientos térmicos después de la colada y de la solidificación ya que estos no adquieren las propiedades mecánicas necesarias para los esfuerzos a los que son sometidos.

Las propiedades mecánicas de los aceros deben ser mejoradas por nuevos tipos de tratamientos térmicos.

La refinación del acero debe hacerse para optimizar sus propiedades tanto internas como externas ya que son sometidos a muchos esfuerzos en la industria de la aviación.

Los aceros de aviación tienen que ser mejorados por medio de los tratamientos térmicos para su óptimo desempeño y para que adquieran una resistencia especial y de esta manera evitar las fallas o rupturas que pueden ocasionar accidentes.

CAUSAS:

Los aceros después de las coladas pueden quedar con inclusiones no metálicas que afectan las propiedades de este, ocasionando fallas (rupturas) en el material.

En la industria aeronáutica el acero cumple con factor importante por esta razón es necesario mejorar tanto internamente como externamente sus propiedades para que tenga un optimo desempeño y de esta forma evitar catástrofes (accidentes) que pueden terminar con la vida de las personas.

Las propiedades de los aceros de aviación tienen que mejorase ya que estos son sometidos a muchos esfuerzos de esta forma se evitan costos altos en la fabricación.

DIAGNOSTICO.

Dentro de la industria aeronáutica uno de los materiales mayor utilizados es el acero, el cual es sometido a muchos esfuerzos que pueden terminar en fracturas y en desgaste del material, por tal es razón es importante modificar las propiedades tanto mecánicas, químicas y su estructura cristalina, para el optimo desempeño del material ya que se puede prolongar su vida útil, sus costos, y de esta manera evitar catástrofes que terminen involucradas con la vida de las personas, estas bondades para el acero se pueden realizar por una serie de tratamientos termoquímicos ya que es necesario en la innovación de la tecnología.

PRONÓSTICOS:

La modificación de las propiedades del acero si no se llegara a completar este no tendría mucha vida útil ya que sería un problema para la industria siendo necesario remplazarlo por materiales más costos lo cual complicaría el desarrollo, de la vida de las personas; puesto que el acero por su bajo costo optimiza el desarrollo estructural en la construcción de la aviación. Y al entrar por nuevos materiales para la industria se elevarían los costos y sería más difícil avanzar en la industria ya que las personas no tendrían la oportunidad de ingresar a la industria aeronáutica ni al desarrollo que esta necesita.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

¿De qué manera es posible identificar los cambios que tienen las propiedades mecánicas de un acero aeronáutico al ser sometido a nitruración gaseosa?

OBJETIVO GENERAL:

Propender por mejorar las propiedades mecánicas que posee un acero (SAE 4130, 4340) al ser sometido por nitruración gaseosa describiendo las pruebas metalográficas y los diferentes ensayos de tracción, compresión, dureza y al impacto

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

identificar las propiedades mecánicas alcanzadas por el acero (SAE 4130, 4340) en el proceso de nitruración gaseosa hecho a una temperatura de 500 °C en un tiempo de 6 horas.

Identificar los cambios que se generan internamente en el acero (SAE 4130, 4340) mediante pruebas metalografías.

Mediante los ensayos de tracción, dureza y al impacto describir el comportamiento del acero (SAE 4130, 4340) sometido al tratamiento termoquímico.

ALCANCE Y LIMITACIONES

Alcance

Esta investigación lo que busca es basarse en los estudios que se ha realizado en los últimos años para encontrar la aplicación del proceso termoquímico llamado nitruración gaseosa, con base en esto identificar las propiedades mecánicas de diferentes aceros que han sido sometidos a este tipo de tratamiento térmico describiendo las diferentes pruebas que se le han hecho antes y después del tratamiento.

Observar el comportamiento que tienen los aceros SAE 4340 y 4130 que son utilizados en la industria de la aviación, de esta manera identificar porque la nitruración gaseosas es unos de los tratamientos térmicos preferido para este tipo de industria.

Con base en la información recolectada dar un criterio acerca de la nitruración gaseosa experimentado en los aceros aeronáuticos y de esta manera establecer porque es importante para los ingenieros metalúrgicos conocer del tratamiento térmico y su aplicación.

Limitaciones

Falta de información, por parte de las bases de datos con las cuenta la universidad ya que el proceso de nitruración gaseosa no es usado en la universidad por sus altos costos y por otro lado este proceso solo lo aplica una empresa en Colombia.

JUSTIFICACION

La aeronáutica es una parte de la industria que esta en constante desarrollo y sus requerimientos son cada vez más altos, lo que implica el continuo mejoramiento en los materiales empleados en la fabricación de cada una de las partes que componen una aeronave para que tengan un optimo desempeño, esto en primer lugar para evitar catástrofes que pueden terminar con vidas humanas.

Las aleaciones usadas para tal fin desde su fabricación y los tratamientos que se le realizan dan una serie de propiedades tanto físicas como mecánicas que son indispensables para cubrir el trabajo al que posteriormente van a ser sometidas, teniendo en cuenta los altos requerimientos de esta industria es necesario que constantemente se esté innovando en estos procesos de fabricación, así como en los métodos aplicados en la mejora de las diferentes propiedades de dichos materiales.

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Con el proyecto de investigación propuesto se busca mediante la aplicación de un método termoquímico (nitruración gaseosa) y diferentes ensayos metalográficos encontrar los cambios en las propiedades mecánicas de un acero utilizado en aeronáutica para así verificar la viabilidad de la aplicación de este método en la industria.

Para lograr los objetivos propuestos se requieren muestras del material (SAE 4130,4340) en probetas, que serán sometidas a pruebas de dureza, tracción, compresión e impacto así como a un análisis metalográfico para evaluar sus propiedades mecánicas antes y después de la aplicación del método; es de vital importancia que para la realización de estos ensayos se tengan en cuenta algunas normas (ASTM) que son las que estandarizan el procedimiento a llevar a cabo en cada uno de los ensayos.

El proceso de nitruración se lleva a cabo para mejorar las propiedades mecánicas del material con esto se busca hacer una comparación con material que no haya sido sometido a este método y evaluar los beneficios de este método.

MARCO DE REFERENCIA

Nitruración

Los aceros después de haber sido procesados térmicamente adquieren cualidades ventajosas para su utilización en los distintos campos de la industria. Un buen tratamiento térmico tiene por finalidad proporcionarle las mejores características mecánicas a los aceros, la nitruración es uno de esos procedimientos y su forma más eficaz es el tratamiento gaseoso.

Mediante el tratamiento a una temperatura uniforme de 500 ºC en todo el contenido del horno y con la presencia de una exacta disociación de amoniaco, esos aceros adquieren capas superficiales de dureza elevada y excelente tenacidad en sus núcleos. No requieren otro procedimiento térmico posterior como sucede con los aceros Cementados, los que necesitan ser templados y revenidos, lo cual disminuye considerablemente las deformaciones y permite entonces el proceso en piezas terminadas.

En la nitruración el agente de penetración es el nitrógeno, así como en la cementación lo es el carbono. Fundamentalmente, el nitrógeno atómico es el agente en la nitruración gaseosa. El nitrógeno que se emplea en el proceso proviene del amoniaco que, al ponerse a elevada temperatura en contacto con el acero caliente que actúa como un verdadero agente catalizador, se disocia en nitrógeno e hidrogeno atómicos. Una pequeña proporción del nitrógeno reacciona en el acero, el resto se transforma rápidamente en nitrógeno molecular inerte. También, en los primeros momentos el hidrogeno se encuentra en estado atómico, pasando prontamente al estado molecular.

El mecanismo de la nitruración gaseosa difiere de la cementación. En estas se emplean temperaturas elevadas para facilitar la solubilidad del carbono en la ausentita, y la nitruración se efectúa a una temperatura de unos 500 °C, inferior a la eutectoide (590°C) en la que el porcentaje de nitrógeno que se puede disolver en el acero es muy pequeño. No se emplean temperaturas más elevadas porque, aunque de esa forma la penetración del nitrógeno seria más fácil y rápida, se obtendría capas nitruradas muy frágiles sin utilidad práctica para la industria.

La difusión del nitrógeno hacia el interior se efectúa mas difícilmente en los aceros aleados que en los aceros ordinarios al carbono, pero solo en los primeros se producen capas superficiales de gran dureza y bien adheridas, debido a que los elementos aleados favorecen la formación de Nitruros en las capas periféricas, sean estos de aluminio, cromo, molibdeno, vanadio etc.

Se emplea para la nitruración una fundición especial, que permite obtener una estructura fina y homogénea y una capa nitrurada no frágil, de dureza y espesor constante. Se aplica a esta fundición un tratamiento térmico previo mediante temple y revenido que da lugar a la estructura sorbitica, que conviene particularmente para el logro de una capa nitrurada muy dura y tenaz. Estas fundiciones destinadas a la nitruración son igualmente de cromo aluminio y sus características mecánicas son muy superiores a las de las fundiciones ordinarias.-

Cuando la nitruración se realiza a temperatura conveniente (500°C), los micros constituyentes de la capa exterior son muy difíciles de observar. La penetración del nitrógeno es lenta y con 60 horas de nitruración solo se puede conseguir una capa dura de 0.6 mm de profundidad, siendo aconsejable para una mayor penetración que oscila desde los 0.7 mm hasta 1 mm de profundidad el proceso dura de 72 a 90 horas.

La causa directa del aumento de dureza y resistencia a la fatiga de la capa nitrurada es que los Nitruros que se forman en el proceso originan una fuerte deformación de la red cristalina del acero en su zona periférica.

Ventajas de la nitruracion gaseosa

Se logran durezas elevadísimas que sobrepasan en mucho a la de los aceros cementados y templados u otros procedimientos de endurecimiento superficial, pudiendo alcanzarse durezas comprendidas entre 1.400 a 650 Vickers, según la composición del acero.

La dureza de la capa nitrurada alcanza su máximo en la proximidad de la superficie y disminuye gradualmente hacia el interior. El espesor de la capa nitrurada puede llegar hasta 1 mm.

Los aceros nitrurados resisten mejor la acción corrosiva del agua dulce, agua salada, vapor o atmosfera húmeda que los aceros sin tratar. La nitruración es muy utilizada para aquellas piezas que deben sufrir la acción de ciertos agentes corrosivos, como ejes impulsores y engranajes de bombas de agua o de petróleo.

Los aceros nitrurados presentan mejores cualidades de resistencia a la fatiga debido a la tensión de las capas externas y a la disminución de efecto de entalla, por causa de las rayas o defectos de superficie. Estos aceros alcanzan un límite de fatiga que puede ser casi el doble del límite de los aceros no nitrurados.

La permanencia a elevadas temperaturas –hasta 550°C- no disminuye la dureza de los aceros nitrurados, permitiendo su utilización en ciertas industrias como en instalaciones de centrales térmicas.

Como en el tratamiento de nitruración la temperatura es relativamente alta -500°C- y el enfriamiento de las piezas se realiza lentamente, y dentro del horno, hasta descender la temperatura a 50°C, se evitan los inconvenientes de deformación que pudiera ocasionar el enfriamiento brusco.

Durante la nitruración se puede proteger la zona de las piezas que no se desean endurecer, aunque sean de formas complicadas e irregulares.

PROCESO METALOGRÁFICO

Con este procedimiento se puede determinar el tamaño de grano, la forma y distribución de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto en propiedades mecánicas del metal.

La microestructura puede revelar el tratamiento mecánico y térmico del metal así como predecir el comportamiento esperado a largo plazo.

El microscopio es determinante en un estudio metalográfico y el éxito de este depende en mucho del cuidado que se tenga para preparar la muestra.

El procedimiento para la preparación de una muestra es relativamente sencillo, el objetivo de esta es obtener una superficie plana, sin ralladuras, semejante a un espejo, las etapas necesarias para preparar una muestra son:

Muestreo

Si el material es suave, como metales o aleaciones no ferrosas y aceros no tratados térmicamente la sección se puede obtener por corte manual con segueta, si por el contrario el material es duro la sección puede obtenerse mediante un disco cortador abrasivo a alta velocidad, el cual es un plato delgado fabricado de un abrasivo de tipo adecuado, que gira a alta velocidad. La muestra debe mantenerse fría durante la operación de corte para no afectar la microestructura del material.

Esmerilado

Siempre que sea posible, la muestra debe ser de un tamaño fácil de manipular Una muestra blanda se puede aplanar si se mueve lentamente hacia arriba y hacia abajo a través de la superficie de una lima plana poco áspera La muestra blanda o dura puede esmerilarse burdamente sobre una lija de banda, manteniendo la muestra fría sumergiéndola en agua durante la operación de esmerilado.

En todas las operaciones de esmerilado y pulido, la muestra debe moverse en sentido perpendicular a las ralladuras existentes, esto facilitara darse cuenta del momento en que las ralladuras más profundas hayan sido sustituidas por las menos profundas y que quede libre de mellas o rebabas.

Montaje

Las muestras que son muy pequeñas o de forma incomoda deben montarse de alguna manera para facilitar el pulido intermedio y el final. Alambres, varillas pequeñas, muestras de hoja metálica, secciones delgadas; deben montarse en un material adecuado o sujetarse rígidamente en una monta mecánica

Las bases en que se montan las muestras son de un material resistente a la acción de los reactivos de ataque que se emplean comúnmente, la resina termo-fijadora que más se utiliza para montar muestras es la baquelita.

Pulido intermedio

En caso de ser necesario montar la muestra, esta después de montada se pule sobre una serie de hojas de esmeril o lija con abrasivos más finos sucesivamente, el primer

papel es generalmente la No 80, luego 120, 220, 320, 400, 500, 600, 800, 1000 y finalmente 1200.

Pulido fino

El tiempo utilizado y el éxito del pulido fino dependen en gran parte del cuidado puesto durante el pulido intermedio para lograr una superficie libre de ralladuras se utiliza un paño especial que tiene partículas abrasivas en este caso alúmina aunque existen otros abrasivos como pasta de diamante, oxido de cromo y oxido de magnesio.

La selección del paño depende del material que se va a pulir, se pueden encontrar paños de lanilla o pelillo variable, desde aquellos que no tienen pelillo (seda) hasta aquellos de pelillo intermedio (paño ancho, paño de billar y lonilla) o de pelillo profundo (terciopelo).

Una muestra pulida en forma adecuada mostrara únicamente las inclusiones no metálicas, además estará libre de ralladuras.

Ataque

El propósito del ataque químico es hacer visibles las características estructurales del metal o aleación, en este proceso deben quedar claramente diferenciadas las partes de la microestructura.

Esto se logra mediante un reactivo adecuado que somete a la superficie pulida a una reacción química, en aleaciones compuestas de dos o más fases o metales puros, los componentes se revelan durante la acción química, en las aleaciones uniformes de una sola fase se obtiene contraste y las fronteras de grano se hacen visibles debido a la diferencia en la rapidez a que los diversos granos son atacados por el reactivo, esta diferencia en la rapidez está asociada principalmente con el ángulo que guardan las diferentes secciones de grano con el plano de la superficie pulida.

Debido al ataque químico por el reactivo de ataque, las fronteras de grano aparecerán como valles en la superficie pulida. Al chocar con la orilla de estos valles, la luz del microscopio se reflejara fuera del microscopio haciendo que las fronteras de grano aparezcan como líneas oscuras.

La selección del reactivo de ataque está determinada por el metal o aleación y la estructura especifica que se desea ver.

Ensayo de dureza

La dureza se define como la resistencia del material a resistir una deformación plástica localizada, generalmente por penetración.

La primera forma de medir la dureza fue a través del rayado, donde se medía la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El ensayo de dureza Mohs es el que usa para determinar la dureza que se basa en que un cuerpo es rayado por otro más duro.

Actualmente se usa otro tipo de medición de dureza basada en la resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro. El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra y particularmente útil para evaluar propiedades de los diferentes componentes micro estructural del material. Los métodos existentes para la medición de la dureza se distinguen básicamente por la forma de la herramienta empleada o penetradora, por las condiciones de aplicación de la carga y por la propia forma de calcular o definir la dureza. La elección del método para determinar la dureza depende de factores tales como las dimensiones de la muestra y espesor de esta.

Ensayo de impacto

Existen dos ensayos de impacto, estos son el ensayo Charpy y el de Izod. Estos dos ensayos han sido normalizados y diseñados para determinar la energía de impacto o tenacidad a la entalla, que se define como la energía absorbida por la superficie entallada cuando se rompe. En ambos ensayos se romperá una superficie entallada de un golpe dado con una masa-péndulo, la diferencia radica en la posición de la probeta entallada. La velocidad que adquiere la masa al golpear la probeta queda determinada por la altura del péndulo. Tras la rotura, la masa continúa su camino hasta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energía absorbida. Así se medirá la energía absorbida por ese golpe.

ENSAYO DE TRACCION

Este ensayo nos permite obtener información sobre la capacidad de un material para soportar la acción de cargas elásticas o de cargas que varían lentamente a diferentes temperaturas, este ensayo nos permite caracterizar el comportamiento mecánico de un material metálico.

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de una máquina, Una de las mordazas de la máquina esta unida al cabezal móvil y se desplaza respecto a la otra con velocidad constante

durante la realización del ensayo. Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, que permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se están separando.

Se debe tener en cuenta que para el éxito en la realización de un ensayo de tracción y la obtención de buenas mediciones es necesario seguir un procedimiento.

Para tomar las mediciones de alargamiento, se debe marcar el espacio de calibración que en caso de rayar el material se debe hacer con el cuidado de no dañarlo

Se coloca la probeta en las mordazas de la máquina, se debe comprobar la correcta sujeción y posicionamiento.

Después que la probeta ha fallado, se retira esta de la máquina de ensayo. Se toman las mediciones de los valores de alargamiento. Los extremos rotos de la probeta se juntan, y se mide la distancia entre los puntos de referencia. Se mide el diámetro de la sección más pequeña.

Es importante tener en cuenta ciertos requerimientos fundamentales en cuanto a la probeta.

La sección transversal de la probeta es redonda, cuadrada o rectangular. Para los metales, si una pieza de suficiente grueso puede obtenerse de manera sencilla, se usa habitualmente una probeta redonda; para láminas y placas se emplea una probeta plana.

El centro de la probeta es usualmente, pero no siempre, de sección menor que los extremos para provocar que el fallo ocurra en una sección donde los esfuerzos no resulten afectados por los dispositivos de sujeción. El tramo de calibración es en el cual se toman las mediciones de alargamiento.

La forma de los extremos debe de ser adecuada al material, y debe ajustarse al dispositivo de sujeción a emplear. Los extremos de las probetas redondas pueden ser simples, cabeceados o roscados. La relación entre el diámetro o ancho del extremo y el diámetro de la sección reducida se debe valorar en materiales quebradizos para evitar la rotura debida al esfuerzo axial y los esfuerzos debidos a la acción de las mordazas.

Una probeta debe de ser simétrica con respecto a un eje longitudinal, durante toda su longitud para evitar la flexión durante la aplicación de carga.

Las dimensiones de una probeta para la correcta realización del ensayo de tracción están estipuladas en la norma ASTM E-8 “Métodos estándar para la prueba de tensión de materiales metálicos.”

ACERO

El acero es una aleación de Hierro con hasta un 2% de Carbono, si bien en la inmensa mayoría de sus aplicaciones, se utilizan aquellos con un contenido de este elemento por debajo del 1%.La incorporación de Carbono a la aleación incrementa la resistencia del acero, pero también su fragilidad. Cuando otros metales (ignorando vestigios o trazas ya existentes) son agregados, al producto se lo llama “acero aleado”. Un contenido de Carbono superior al 2% produce aleaciones quebradizas que no pueden forjarse y que por lo tanto se moldean, denominadas fundiciones.

Aceros aleados al cromo-molibdeno y otras aleaciones especiales.

Un acero aleado con Cromo- Molibdeno, catalogado según el sistema de numeración del American Iron and Steel Institute como AISI 4130, ha sido usado ampliamente durante muchos años como el material de elección primaria por excelencia en estructuras aeronáuticas tubulares soldadas para aeronaves livianas, como fuselajes, trenes de aterrizaje, bancadas de motor, etc. También se lo produce en planchas, barras, planchuelas y extruídos como ángulos, etc.

Puede ser tratado térmicamente para mejorar sus propiedades mecánicas.

El Cromo (Cr) y el Molibdeno (Mo) incrementan su resistencia a la tracción, su dureza y su rigidez. El Molibdeno intensifica los efectos del Cromo y también mejora la resistencia a la corrosión por causa de los agentes atmosféricos. Esta cualidad es suficiente para hacer innecesaria la protección interior de las estructuras tubulares en las aeronaves.

Esta es la familia más utilizada en aplicaciones estructurales aeronáuticas, especialmente en la técnica “caño y tela” por sus excelentes características mecánicas versus costo, la propiedad de poder ser tratado térmicamente para mejorarlas adecuándolas a la apliación específica, su excelente soldabilidad y resistencia específica (Resistencia/Peso unitario), que es similar a la de las maderas o las aleaciones de Aluminio de uso aeronáutico, aunque su peso específico (7,8) es mas del doble que el del Aluminio y de diez a veinte veces mayor que el de la madera.

El tipo más utilizado es el AISI 4130, el material de elección casi obligado para resistencia a la tracción en la gama de 1240 a 1380 Mpa/ 180 a 200Ksi.

Considerado un acero de baja aleación porque sus principales agregados, el Cromo y el Molibdeno (Familia indicada por su primer dígito, el “4”), están en una proporción

menor al 1% (indicado por el segundo dígito “1”) y también de bajo Carbono (tercer y cuarto dígito “30”), pues su contenido es menor al 0,3%.

Esta porción del componente Carbono, lo sitúa en la frontera entre los aceros considerados “bajos” y “medios” en cuanto a su contenido de carbono. Un mayor porcentaje de Carbono afectaría su soldabilidad y la calidad de las soldaduras, debido a precipitados de los carburos que se forman a las altas temperaturas desarrolladas en el material durante la operación de soldadura. Pero aún con este porcentaje de Carbono todavía pueden obtenerse soldaduras de alta calidad, usando el sistema oxiacetilénico o TIG (Siglas en inglés de Tungsten Inert Gas).

Este material es fácilmente formable y cortable con herramientas comunes de acero rápido o metal duro, a pesar de su contenido de Cromo.

La condición de tratamiento térmico del material como insumo, puede venir expresada con el sufijo “A” para el recocido, por “annealed” en inglés; “N” para el Normalizado, por “normalised”, con una resistencia final o de rotura a la tracción de 730 Mpa o 74 Kg/mm2 o 106000 psi o 106 Ksi (para el cálculo estructural debe considerarse una reducción del 20% por soldadura); “F” para indicar que son templados o un código que indica la temperatura desde la cual ha sido templado, por ejmplo QT900F, por “Quench Tempered”, calentado a 900 ºF, equivalentes a 482 ºC y enfriado en aceite o agua. Mediante este tratamiento pueden alcanzarse valores de resistencia final o de rotura por tracción del orden de 1150 Mpa o 117 kg/mm2 o 166000 psi o 166 Ksi.

Para la construcción por aficionados, deben tomarse los valores de resistencia correspondientes a la condición “N” (Normalizado) teniendo en cuenta la mencionada reducción del 20% por soldadura.

Para valores de resistencia superiores, son elegidos otros tipos de esta familia, tales como el AISI 4340 (Entre 1380-1930 Mpa / 200 y 280 Ksi) o el 300M (para valores de entre 1655-2000 Mpa /240 a 290 Ksi) utilizado especialmente en piezas críticas de trenes de aterrizaje

Las bulones aeronáuticos de cabeza hexagonal para propósito general de la serie AN3-20 están hechos usualmente de acero al Ni, Cr, Mo AISI 8740 o AISI 4037 al Mo. Estas son aleaciones de gran resistencia aptas para condiciones de bajas temperaturas, como las que se encuentran a grandes alturas o en rigurosas condiciones invernales.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Concepto y propósito de los Tratamientos Térmicos: El calentamiento y el posterior enfriamiento de la pieza o producto casi terminado en un proceso cuidadosamente controlado, reduce el tamaño del grano (refiriéndonos aquí a la estructura metalográfica del acero), distribuye las tensiones locales inducidas durante la manufactura y aumenta su fortaleza. Los cuatro tratamientos térmicos asociados con el acero AISI 4130 son Normalizado, Temple, Revenido y Recocido.

Normalizado

Este proceso consiste en calentar la pieza uniformemente apenas por encima del punto en el cual la estructura granular del acero es alterada (conocida como el rango crítico) y manteniéndola allí por alrededor de quince minutos, seguido de un enfriamiento lento al aire hasta temperatura normal, en una atmósfera quieta, para producir una estructura granular fina y uniforme.

recocido

Incrementa la ductilidad y la elasticidad, removiendo las tensiones internas en piezas terminadas de formar o parcialmente formadas, produciendo una estructura de grano grande y haciendo al material menos duro, facilitando el mecanizado o el formado en frío al homogeneizar su estructura cristalina. Consiste en calentar la pieza en horno hasta la temperatura de austenitización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento al aire o en un baño de temperatura controlada

. Temple

Su propósito es aumentar la resistencia a la tracción, elevar el límite elástico y la dureza del acero.

Para ello, se lo lleva a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior (entre 900-950 °C) y se luego se lo enfría rápidamente a mayor o menor velocidad (según las características de la pieza) en un medio que puede ser agua, aceite o una solución, a temperatura ambiente o más elevada. Este rápido enfriamiento asegura que los racimos de cristales no tengan tiempo de crecer de una manera organizada, con el resultando que los granos se mantienen pequeños y con bordes más irregulares, lo que contribuye a su cohesión y resistencia.

Revenido

Se aplica solamente a los aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentando la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas durante el brusco enfriamiento del temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia óptima deseada para la aplicación de la pieza en particular. Consiste en recalentar el acero luego del templado por debajo del rango crítico y luego se lo deja enfriar al aire. Se distingue del temple por sus diferentes temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

Tratamientos térmicos secundarios

Re-normalizado

Si es necesario recobrar la resistencia total del material normalizado en las zonas de juntas afectadas por soldadura de miembros en un reticulado, las estructuras tubulares de 4130N tienen que ser Re-Normalizadas.

Esto se realiza recalentando aquellas zonas afectadas durante las soldaduras hasta una temperatura de alrededor de 800-850 ºC y permitiendo luego que el metal se enfrie lentamente. Este proceso debe ser realizado en un recinto a temperatura ambiente que garantice la ausencia de corrientes de aire, con la estructura asegurada a algún soporte, “cama” o utilaje, para prevenir distorsiones en la misma.

aún luego de realizar este proceso, difícilmente se alcance la resistencia inicial de la condición “N” que el material tenía antes de la soldadura. El re-normalizado, también libera las tensiones de expansión/contracción térmica inducidas en el caño en las proximidades de la soldadura.

Destensionado

Más frecuentemente utilizado que el re-normalizado en la construcción de estructuras aeronáuticas caseras. El destensionado ocurre al alcanzar una temperatura de entre 650 y 700ºC y consiste en calentar suave y progresivamente la zona a tratar y luego dejar que se enfrie de la misma manera. Para facilitar esta operación en el entorno del taller, existen lápices similares a crayones para indicar cuando se alcanza la temperatura requerida. Una marca sobre el caño realizada con un crayon en particular (usualmente indicado por su color), se fundirá al alcanzar su temperatura nominal.

A estas temperaturas relativamente bajas, cuando se hace difícil el reconocimiento de los distintos matices de rojo del metal calentado, este sistema es de especial utilidad.Aceros dulces al carbono

Se denominan aceros dulces los de bajo contenido de Carbono (entre un 0,10% y 0,25%). Son aceros simples, aleaciones de Fe-C, no aleados con otros metales, destinados a usos generales en herrería, construcción y estructuras mecánicas, de fácil fabricación, pero que no pueden tratarse térmicamente para mejorar su resistencia..

Su peso específico (7,8 Kg/dm3) es prácticamente igual al de los del tipo Cromo Molibdeno, pero su resistencia es bastante menor.

Son fácil y económicamente soldables por medio de soldadura oxiacetilénica (soldadura aeronáutica tradicional) o por TIG, con excelentes resultados, obteniéndose soldaduras de muy alta calidad. También se pueden emplear con ellos los sistemas MIG o MAG, aunque rara vez son utilizados.

Estos aceros son de bajo costo y fácil obtención en variadas formas (caños laminados en frío, con o sin costura, extruídos redondos, cuadrados, rectangulares, etc) Los tipos mas comunes y ampliamente utilizados son los AISI 1020 y 1025.

Para protegerlas de la oxidación, las estructuras construidas con caños de este material se tratan interiormente con impregnaciones oleosas (usualmente aceite de linaza cocido) y exteriormente con antióxido común o base zincromato.

Aceros inoxidables

Su nombre genérico deriva de su elevada resistencia a la corrosión y al ataque químico.

Su peso específico se ubica entre 7,9 y 8,2 Kg/dm3 y según su tipo, forma física y dimensiones, son soldables por medio de soldadura TIG, MIG y MAG, estas dos últimas con aporte del mismo material, ya sea en forma de electrodo de alambre contínuo o consumible de aplicación manual.

El Cromo incorporado al acero se combina con el oxígeno del aire para formar una barrera de óxido de Cromo (Cr2O3) que inhibe (pero no previene) la corrosión. Cuando el contenido de Cr de una aleación CRES excede de alrededor del 12%, en combinación con algún otro elemento como el Níquel (Ni) en una subtancial cantidad,

ella pasa a clasificarse como Acero Inoxidable. Muchas fijaciones metálicas, herrajes, bulonería, remaches y otros componentes de aeronaves como cables de comando, alambres de frenar y sistemas de escape, están hechos de aleaciones de aceros inoxidables.

Las series AISI 301-304 o ISO A2 (conocidas también como “18-8” por sus porcentajes respectivos de Cr y Ni,) son las más utilizadas en variadas aplicaciones, por citar algunos ejemplos, en líneas hidráulicas, de combustible, inyección, etc.

También el grado ASTM 316 o ISO A4, resistente a los ácidos y apto para ambientes marinos encuentra su aplicación en escapes de motores, cables y sus herrajes y fijaciones asociados, así como en cajas para baterías o aplicaciones en la proximidad de las mismas. Proclive a corrosión intragranular si su estructura metalográfica se altera térmicamente durante la soldadura y no es restablecida con un tratamiento posterior.

A causa de ciertas dificultades que presentan para ser trabajados y soldados, los aceros inoxidables no se han convertido en una elección muy utilizada por los constructores como materia prima para aplicaciones estructurales, excepto para aquellos grados adecuados a su uso en la zona del motor, desde el parallamas inclusive, hacia la hélice.

Austeníticos, Antimagnéticos, No templables (Familia “300” al Cromo-Níquel).

Debido a su muy bajo contenido de Carbono, los aceros inoxidables de tipo austenítico no son tratables térmicamente. Si bien su resistencia de rotura a la tracción puede resultar ligeramente superior (hasta 620 Mpa/ 90 Ksi) a la de los aceros dulces como el 1020 o 1025, para el cáculo debería tomarse la carga del límite elástico o comienzo de la deformación plástica o permanente (240 Mpa/35 Ksi, citada como “yield stress” en inglés) que resulta ser muy inferior. No es recomendable para uso estructural.

Los AISI 301-304 (denominados también ASTM 301-304, ISO A2 o “18-8”) son los de mas fácil obtención en plaza y reúnen aceptables características mecánicas y buena resistencia a la corrosion con costo todavía razonable. Entre ellos, es destacable el 301 por su interesante resistencia a la tracción y su dureza, el 304, de uso general y costo accesible y el 304L, de muy bajo contenido de Carbono, que reduce la precipitación de carburos contaminantes durante la soldadura, facilitando esta operación y mejorando su calidad.

Esta familia de los inoxidables “300” incluye a los AISI 316 o ISO A4, de una resistencia mecánica relativamente modesta, aunque de muy elevada resistencia al ataque de ácidos a alta temperatura (Que es la aplicación para la que están pensados, tuberías de químicos, refinerías, etc.) que no podríamos aprovechar totalmente en la nuestra, pero igual tendremos que pagar por ella.

Existe una versión de mejor soldabilidad, la 316L (a la que aplican las mismas consideraciones que hicimos para el 304L) de más elevada resistencia mecánica y química, debido a su contenido de Molibdeno.

Por último cabe mencionar en este grupo a los estabilizados, como el AISI 321 (con Titanio) y el AISI 347 (con Columbio), de mejores prestaciones mecánicas y químicas que los anteriores, aunque considerablemente más caros.

Martensíticos, Magnéticos, Templables (Familia “400” al Cromo)

Los martensíticos como el 410 (Dúctil y de buena soldabilidad, aunque debe ser posteriormente recocido), el 416 (Adicionado con Selenio que le otorga mejor maquinabilidad, apto para piezas mecanizadas) y el 420, son tratables térmicamente alcanzando valores de resistencia a la tracción desde 965 Mpa/140 ksi, que se eleva hasta 1585 Mpa/ 230 ksi para el 431, de excelente ductilidad, resistencia al impacto y corrosión, que superan a las del tipo 410, mientras que los del tipo 440C pueden templarse hasta 1895-1965 Mpa / 275-285 Ksi.

Ferríticos, Magnéticos, No Templables (Familia “400”al Cromo).

Los ferríticos de la serie “400”, como el AISI 430 no contienen Níquel y poseen entre un 15% y un 30 % de Cromo, no pueden ser tratados térmicamente, tienen una resistencia baja, son soldables, muy dúctiles, blandos y fáciles de trabajar. No son un material de elección indicado para partes estructurales.

ACERO AISI 4130

Es una aleación de cromo molibdeno ampliamente utilizada como acero para aviones, que combina soldabilidad, facilidad de fabricación y endurecimiento ligero. Especialmente apta para tubos soldados de fuselajes. También puede utilizarse para fabricar bielas para coches, orejetas para fijación de motores, ejes, accesorios, casquillos, engranajes, pernos, árboles, cilindros de gas, componentes para armazones de aviones, líneas hidráulicas y piezas nitruradas para maquinaria, tiene baja resistencia a la corrosión, respondiendo al tratamiento térmico a un nivel alto, y cuando

sea necesario mayor resistencia a la abrasión y al desgaste por lo que puede nitrurarse.

El acero AISI 4130 tiene una composición química especializada que le da un conjunto único de propiedades. Tiene un contenido de carbono entre 0,28 y 0,33 por ciento, un contenido de cromo entre 0,8 y 1,1 por ciento, el contenido de manganeso entre 0,7 y 0,9 por ciento, molibdeno entre 0,15 y 0,25 por ciento y un contenido de silicio entre 0,15 y 0,35 por ciento. Esta química crea un acero con una resistencia a la corrosión y la capacidad de ser endurecido.

ACERO AISI 4340

Es una fuerte aleación de cromo níquel molibdeno que ofrece excelentes características de resistencia cuando se trata térmicamente al tiempo que mantiene una ductilidad, dureza y resistencia a la fatiga increíbles.

Ampliamente utilizado como un acero cimentado para construcción, este acero forjado también se fabrica en piezas para aviones comerciales y militares y sistemas de apoyo en tierra, sistemas para coches, herramientas hidráulicas y otras aplicaciones para herramientas mecánicas.

La alta resistencia a la fatiga hace que esta aleación sea ideal para aplicaciones en las que la resistencia a la tensión es un factor importante ya que mantiene su resistencia y dureza a alta temperatura.

Composición Química:

0.38-0.43%C; 0.7-0.9%Cr; 1.65-2.0%Ni; 0.6-0.8%Mn; 0.2-0.3%Mo; 0.15-0.35%Si; 0.009%P; 0.002%S; 0.093%Cu.

Estado de suministro: Bonificado (temple y revenido).

Dureza de suministro: 275-320 HB

Propiedades:

Conserva la dureza y resistencia a alta temperatura debido al cromo, manganeso y molibdeno. Mejora la resistencia al desgaste de la superficie endurecida y la tenacidad del núcleo.

Tienen alta templabilidad hasta en medidas grandes proporcionada por el cromo, níquel,manganeso y molibdeno. Son menos susceptibles al fragilizado, debido al revenido, lo que permite recocerlo a altas temperaturas para eliminar tensiones debido al efecto del cromo, níquel y molibdeno.

Es altamente resistente a la tracción, torsión y a cambios de flexión, debido al efecto de manganeso, molibdeno y el carbono.Puede utilizarse para trabajo en caliente (T<400ºC).Insensible al sobrecalentamiento en el forjado y libre de propensión a rotura de revenido, debido al cromo, níquel y manganeso.Por su estado de suministro de bonificado, permite su aplicación sin necesidad de tratamiento térmico adicional.

Aplicaciones:

Se usa mucho en la industria de la aeronáutica para las partes estructurales del ensamble de las alas, fuselaje y tren de aterrizaje, ejes para hélices de aviones.

Partes de maquinarias y repuestos de mayores dimensiones sometidos a altos esfuerzos dinámicos como pernos y tuercas de alta tensión, cigüeñales, ejes de leva, árboles de transmisión, barras de torsión, ejes cardán, ejes de bombas, tornillos sin fin, rodillos de transportadora, vástagos, pines, brazos de dirección, discos de embrague. De uso en Matrices de grandes masas para estampar en caliente (bielas, cigüeñales).

Tratamiento Térmico:

Temple: 830-860ºC;Medio de enfriamiento: Aceite; 55 HRC Revenido: 100ºC (54HRC); 200ºC (53HRC); 300ºC (52HRC); 400ºC (51-45.3HRC); 500ºC(49-41HRC); 600ºC (44-31.5HRC).Recocido 690-720ºC; 23 HRCCementación: Tº: 940ºC; 62 HRCNitruración: T=560ºC; t=6 horasCarbonitruración: T=880ºC; t=1.5 horas

Estado del arte

En el año 2003 en la cuidad de Lima (Perú), Sheila Córdova Valencia en su tesis de grado analizo los resultados de las pruebas de dureza observando que los aceros con mayor porcentaje de elementos aleantes como el caso del acero SAE 4140, SAE 4340, tienen mayor dureza que los aceros SAE 1045, SAE O-1, además que estos aceros tienen una temperatura de revenido de 540 °C – 680 °C y la temperatura de nitruración se da en nuestro caso a 560 °C.

En el 2007 en la ciudad de Pereira - Risaralda, el señor Jorge Luis Enciso M junto a Arcelio Hernández; presenta el diseño de un prototipo original de una cámara de nitruración gaseosa con dos esquemas de calentamiento. Uno, mediante el paso de corriente eléctrica a través de la muestra y otro, por la circulación de gases calientes de la combustión de biomasa. Con ayuda de esta cámara se pretende estudiar el proceso de formación de las fases de nitruros en las capas superficiales para diferentes regímenes de nitruración (velocidades de calentamiento y enfriamiento, temperaturas, tiempos de permanencia a diferentes temperaturas) y estados iniciales de las muestras. Se expone el diseño y soluciones previstas desde el punto de vista mecánico, eléctrico y electrónico, para dotar a dicha cámara de las posibilidades antes expuestas. Finalmente se realiza una valoración preliminar de las condiciones de ambos esquemas de calentamiento y se adelantan las posibles diferencias en los resultados de la nitruración.

En el año 2004,en la ciudad de Cali, Valle; Jaramillo, H., Sánchez, N., Zambrano, G., Prieto, P; En el trabajo se presentan los resultados del crecimiento y caracterización de recubrimientos de Ti, TiN, TiC, TiCN y multicapas crecidas sobre aceros AISI 4340. Los recubrimientos analizados se prepararon mediante la técnica de láser pulsado ND: YAG con una energía de 500 mJ. se caracterizaron morfológicamente mediante las técnicas de microscopia electrónica de barrido (SEM) y la microscopia de fuerza atómica (AFM); para el análisis de sus propiedades estructurales se utilizó la técnica de Rayos X. Se realizó prueba de resistencia a la fractura a todas películas mediante la prueba de dureza Rockwell C, a cada muestra se le aplicó cargas de 60, 100 y 150 Kg.; a partir de análisis de las huellas dejadas por el indentador se

encontró que las multicapas son mas resistentes a la fractura que las monocapas. La adhesión de las películas se determinó mediante la prueba de tensión, se aplicaron cargas máximas de 60 Kg. y tanto las monocapas como las multicapas no mostraron señales de desprendimiento del substrato.

2006, Madrid – España, King, Eleanor -Fernández González, J. - de Damborenea González, Juan J. - Ruiz Fernández, José ; Mediante nitruración gaseosa a elevada temperatura de la aleación Ti6Al4V se han obtenido capas de nitruro de titanio que mejoran sus características superficiales. Con vistas a la aplicación como biomaterial se ha estudiado el incremento de dureza, la resistencia al desgaste y la adherencia de dichas capas al substrato

HIPOTESIS

La nitruración es un proceso mediante el cual reacciona el Fe y el N, para formar una capa superficial en el material, donde se aumenta la dureza en los aceros utilizados para la industria de la aviación, de esta forma se mejoran las propiedades mecánicas del acero, en un tiempo preciso a una temperatura precisa, y así obtener los beneficios del proceso termo-químico.

Al realizar el proceso de nitruracion gaseosa las propiedades mecánicas del metal a que se le aplica dicho proceso cambian lo que trae beneficios en cuanto a costos de fabricación y vida útil del material.

La industria aeronáutica por los altos estándares de calidad que maneja en la fabricación de aeronaves necesita que se optimicen los procesos en la fabricación de materiales que serán utilizados en la construcción por lo que el proceso de nitruracion gaseosa si los resultados de este son buenos sera una buena vía para la obtención de mejores materiales.

Tipo de estudio

El tipo de estudio será descriptivo, se van a definir las propiedades de un acero aeronáutico que será el substrato y que al ser sometido al proceso termo-químico va a cambiar sus propiedades con lo que se busca definir las propiedades alcanzadas del acero después de realizada la nitruración, aquí se consideraran variables tales como la preparación de la muestra que va a ser sometida al tratamiento, teniendo en cuenta el estado en el que se encuentra dicha pieza, en la realización de este estudio los datos obtenidos nos darán las bases para hacer un análisis en cuanto a los resultados y la información recopilada a partir de recursos tales como entrevistas a ingenieros expertos en la materia.

Este análisis nos llevara a tener la certeza de los beneficios en cuanto al uso de este tipo de materiales en la industria aeronáutica considerando variables de precio, vida útil, entre otros.

Método de estudio

Se van a tomar en cuenta diferentes tipos de datos que serán recopilados en base a las respuestas obtenidas en la entrevista que nos darán una luz acerca de las aplicaciones del proceso y viabilidad del proceso.

Se realizaran diferentes pruebas a dos tipos de substratos en primer lugar con la caracterización de sus propiedades antes del proceso termo-químico y con base a estos resultados realizar el proceso de nitrurado.

La realización de estas pruebas es de gran relevancia, pues de las pruebas metalúrgicas que se aplican a las muestras se van a obtener una serie de datos en cuanto a las propiedades mecánicas del acero que nos darán las diferencias existentes entre el acero que no ha sido sometido al proceso de nitruracion gaseosa y otro que ya ha sido sometido a este proceso.

Todos estos resultados nos llevaran a dar afirmaciones en cuanto a la viabilidad de la aplicación del proceso de nitruracion gaseosa a una muestra de acero, las propiedades adquiridas por este revierten gran importancia en la fabricación de partes primordiales de un avión, pues es en base a estas propiedades que se puede determinar las aplicaciones que se le puedan dar teniendo en cuenta variables como costos y vida útil que va a depender de los esfuerzos a los que sera sometido el acero nitrurado.

Fuentes de recolección de información secundaria

En el procedimiento de recolección para el estudio se acudirá a diferentes documentos de los cuales se obtendrá la información que se necesita para la realización del estudio tal como artículos, tesis, y diferentes libros que describen el proceso que se esta estudiando así como los pasos, normas y procedimientos realizados para obtener los resultados esperados.

Diseño y construccion de una camara de nitruracion gaseosa con esquemas multiples de calentamiento (Articulo).

Caracterización de propiedades mecánicas en aceros inoxidables martensíticos nitrurados en alta temperatura. (Articulo).

Proceso de nitruración gaseosa en los aceros SAE 4340, SAE 4140, SAE 0-1, SAE 1045 (Tesis).

Nitruración gaseosa a elevada temperatura de la aleación Ti6Al4V para mejorar

su resistencia al desgaste (Articulo).

Nitruración de un acero inoxidable aisi 410 partiendo de diferentes tratamientos térmicos (Articulo).

Tecnología de los oficios metalúrgicos (Libro).

Introduccion a la metalurgia fisica (libro).

Tratamientos térmicos de los metales (libro).

Asm metals handbook (libro).

Metalurgia general. (libro).

UNE 36 014-75 : aceros para nitruración (manual).

Fuentes de recolección primaria

Mediante entrevistas y sondeos vamos a hacer una recopilación de datos de donde se empezaran a dar conclusiones en lo referente al proceso

las entrevistas serán realizadas a personas expertas en el tema o que tengan algún conocimiento en este a caso a ingenieros de la escuela de metalurgia que dictan asignaturas afines con el tema que estamos tratando, las preguntas serán formuladas teniendo como base las inquietudes que se presentan en cuanto a los conocimientos que poseemos frente al tema.

Se realizaran sondeos entre estudiantes de la carrera y de otras facultades con el fin de obtener datos e información sobre el conocimiento de los estudiantes del tema que estamos tratando mediante sencillas preguntas que nos darán la oportunidad de evaluar si el tema es de un manejo cotidiano entre los estudiantes de Metalurgia de diferentes semestres.

En el formato de la encuesta van incluidas preguntas referentes al tema “Nitruracion Gaseosa”, esto teniendo en cuenta que las preguntas se hacen con el fin de obtener información del conocimiento de los estudiantes de diferentes semestres acerca del tema. A continuación se presenta el formato de la encuesta que se aplico.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE METALURGIA

FACULTDAD DE INGENIERIA

TUNJA- 2013

ENCUESTA NITRURACION GASEOSA

NOMBRE:_____________________________________ CODIGO:_________ SEMESTRE:______

1. ¿sabe que son los tratamientos termoquímicos?

R: SI___ NO___

2. ¿Usted conoce el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO___

3. ¿Sabe aplicar el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO___

4. ¿Alguna vez aplico el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO___

5. ¿Sabe en donde se hace el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO___

6. ¿Alguna vez escucho que en la universidad pedagógica y tecnológica de Colombia se hizo el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO___

7. ¿Conoce alguna empresa que en Colombia que haga el proceso de nitruración gaseosa?

R: SI___ NO____ CUAL______________________________________________

8. ¿Que otros tipos de tratamientos termoquímicos conoce que puedan reemplazar la nitruración gaseosa?

R:______________________________________________________________

9. ¿Sabe que son los aceros SAE-AISI y sus aplicaciones?

R: SI___ NO___ APLICACIONES_________________________________

10.¿Considera usted que el proceso de nitruración gaseosa hecho en aceros de aviación es importante para la vida de las personas?

R:___________________________________________________________

11.¿Conoce los aceros de aviación?

R: SI___ NO___

12.¿Ha escuchado hablar de los aceros SAE (4140 y 4340)?

R: SI___ NO___

13.¿Conoce la aplicación de los aceros SAE (4140 y 4340)?

R:SI___NO___APLICACIONES:______________________________________________________________________________________________________

14.¿A qué tipos de esfuerzos son sometidos los aceros SAE (4140 y 4340)?

R:________________________________________________________________

15.¿Qué tipos de tratamientos térmicos se le pueden hacer a los aceros SAE (4140 y 4340)?

R: ________________________________________________________________

16.¿El proceso de nitruración gaseosa para los aceros SAE (4140 y 4340), corrige los problemas que tiene con los esfuerzos a los que son sometidos?

R:______________________________________________________________

17.¿El proceso de nitruración gaseosa es importante para la formación de los ingenieros metalúrgicos?

R:______________________________________________________________

Formato entrevista.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE METALURGIA

FACULTDAD DE INGENIERIA

TUNJA- 2013

ENTREVISTA NITRURACION GASEOSA

Antes de dar inicio a la entrevista nos gustaria agradecerle por su tiempo y participacion en este estudio, nosotros como estudiantes de ingenieria metalurgica de la universidad pedagogica y tecnologica de colombia estamos tratando de entender varios aspectos que tienen que ver con el proceso de nitruracion gasesosa y su aplicación especificamente en aceros que son utilizados en la industria aeronautica y la viabilidad de la realizacion de dicho proceso.

Sus respuestas serán sumamente valiosas para nuestro estudio.

Preguntas

1. ¿Que tipos de aceros son los mas utilizados en la industria aeronáutica?

En la industria aeronáutica son variados los tipos de aleaciones que se utilizan para la fabricación de aeronaves, y por lo general son mayormente utilizadas aleaciones de aluminio, sin embargo los aceros mas comúnmente utilizados son el acero AISI 4340 y AISI 4130 que cubren los requerimientos de partes especificas de una aeronave.

2. ¿Que propiedades tienen estos aceros?

Estos aceros tienen variadas propiedades mecánicas de mucha utilidad, conservan la dureza y resistencia a alta temperatura debido al cromo, manganeso y molibdeno, tienen gran resistencia al desgaste y son altamente resistentes a la tracción, torsión y a cambios de flexión.

3. ¿Cuales son las ventajas y desventajas de estos aceros?

La aplicación que tienen estos aceros tiene muchas ventajas en cuanto a las propiedades mecánicas por ser aceros bonificados no requieren tratamientos térmicos, las desventajas tienen que ver mas con la vida útil del material que es proporcional al uso que se le de y obviamente los costos de fabricación.

4. ¿Que es nitruracion gaseosa?

La nitruracion gaseosa es básicamente es un tratamiento termo-químico que se le hace a un acero donde se modifica la composicion de este mientras es calentado.

5. ¿En la realización del proceso se puede presentar la formación de inclusiones en el acero que afecten la micro-estructura de este?

Si se presenta la formacion de inclusiones porque se esta modificando la composicion del acero

6. ¿Cual es el fin de la aplicación del proceso termo-químico?

7. ¿En cuanto a la mejora de las propiedades mecánicas del acero se puede decir que mejoran drásticamente con la aplicación del proceso termo-químico?

8. ¿Que ventajas y desventajas trae la aplicación de la nitruracion a un acero?

9. ¿Es este método viable para la mejora de las propiedades mecánicas de un acero de aviación?

10.¿Que tan utilizado es el proceso de nitruracion gaseosa en la industria?

11.¿En cuanto a costos y vida útil del material recomendaría la aplicación de este proceso?

12.¿Existen otros métodos para el mejoramiento de las propiedades de un acero que optimicen el proceso en cuanto a costos?

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