titulo_nitruracion

7/25/2019 Titulo_nitruracion

1/10

TITULO: PROCESO DE NITRURACION GASEOSA

EL PROBLEMA: Qu factores nos permitiran optimizar el proceso denitruracin?

Hiptesis: Bsicamente puede ser el control de la evolucin de lamicroestructura durante el proceso. Con el desarrollo de las propiedades delmaterial diseo y optimizacin se !ace necesario para simular la evolucin dela microestructura mediante el uso de modelos matemticos "asndonos enparmetros como la evolucin de las fases cam"ios de durezas latemperatura a la #ue est llevando el proceso.

MARCO TEORICO

INTRODUCCION

$a nitruracin se utiliza en los principales componentes de la ma#uinaria de

construccin ya #ue proporciona e%celentes propiedades de deslizamiento ydeformacin menor "a&o tratamiento trmico. 'stas piezas son procesadas "a&ocondiciones espec(cas #ue son apropiados para sus diversos re#uisitos. (1)

)artes nitruradas tienen dos caractersticas "sicas: e%celentes caractersticasde deslizamiento proporcionadas por la capa de compuesto y una pe#ueacantidad de deformacin del tratamiento trmico de"ido a las "a&astemperaturas de proceso por de"a&o de la temperatura de transformacin. (2)

*n de(nicin convencional es #ue es un proceso de endurecimiento super(cialde aceros aleados en una atmosfera constituida por una mezcla en

proporciones adecuadas de +as amoniaco y amoniaco disociado. $as piezas#ue se nitruraran se colocan en un recipiente !ermtico donde se proporcionala atmosfera de nitruracin mientras #ue la temperatura se eleva y mantieneentre ,- y /0012. 'l ciclo de nitruracin depende de la profundidad deseadaFig 1(3)

Cosi!e"#$ioes Met#%&"gi$#s

Bsicamente tratamiento termo#umico en el #ue la super(cie de nitr+eno setrans(ere de un medio de comunicacin en el acero a temperaturascompletamente dentro del campo de fase de ferrita y car"uro.

3espus de nitruracin una capa de compuesto y una zona de difusinsu"yacente 4es decir caso5 se forman en la super(cie del acero. $a capa decompuesto tam"in conocida como la capa "lanca compuesta principalmente

de la fase 672e-48C5/7% a y la fase y972e8 2i+ - (3)

$a capa de compuesto puede !a"er me&orado muc!o des+aste y resistencia ala corrosin. $a zona de difusin endurecido es responsa"le de una me&ora


2/10

considera"le de la resistencia a la fati+a. ;dems al ser un proceso de "a&atemperatura 4realizado en el r+imen de ferrita en dia+rama de fases 2e78 nore#uiere enfriamiento rpido5. $a nitruracin minimiza la distorsin ydeformacin de las piezas tratadas trmicamente.(')

3ia+rama "inario 2e7C y ternario 2e7C78

3ia+ramas de fase son la "ase para comprender la evolucin de fases duranteel proceso de nitruracin. $a 2i+ura < muestra el dia+rama de fase "inariae%perimental 2e78 en la #ue por lo +eneral se llama 2e8 fase y= y 6representa 2e-8/7%. 'n este dia+rama de fases la +ama completa faseferrtica es inferior a la temperatura eutectoide 4alrededor de ,0>C5. emuestra #ue cuando la concentracin de nitr+eno es superior a la limitacinde solu"ilidad de nitr+eno de @72e 4ferrita5 la primera fase de desarrollo en lasuperficie del sustrato ferroso es y =4cerca de A t. 85. 'ntonces fase 6 seforma con el aumento de la concentracin de nitr+eno

in em"ar+o el dia+rama de fases ternario 2e78C propuesto por lycDe et al.() $a (+ura muestra la fase 6 se convierte en la primera fase de nitruroformada en la capa de compuesto con la presencia de car"ono. Eediante elcontrol de la concentracin de nitr+eno y car"ono de la fase Fnica GH puedeser desarrollado. G fase Islo se forma durante una +ama relativa "a&aconcentracin de car"ono y coe%iste con la fase 6. 'sto se e%plica por elparecido cristalo+r(ca entre ortorrm"ica y !e%a+onal. Cementita 42e


3/10

e+uido de la disolucin de nitr+eno en el acero :

y K o la formacin de +as nitr+eno

donde 8 denota adsor"ido en la super(cie de acero y L8M representa nitr+eno#ue se disuelve en la super(cie del acero.

P"o$ess $ot"o% .o" g#s it"i!ig

$a tasa de disociacin del amonaco o el potencial de nitruracin son losparmetros ms crticos para comprender y controlar el proceso de nitruracin.'l potencial #umico de nitr+eno N8 define termodinmicamente lanitrida"ility de la atmsfera de nitruracin. (/)'n el e#uili"rio termodinmicoel potencial #umico en la super(cie de acero es i+ual #ue en laatmsfera de nitruracin. 'so si+ni(ca:

G el potencial #umico del nitr+eno en el acero puede estar relacionado con laactividad de nitr+eno 4a85

donde O es la constante de los +ases P es la temperatura es la presin parcialde nitr+eno es la presin parcial de nitr+eno en el estado estndar.

ince t!e c!emical potential of nitro+en is e%tremely lo in 8- and relatively!i+! in ammonia ammonia is used as t!e principal constituent of t!e nitridin+

atmosp!ere 4,5 +ivin+:


4/10

3onde L8M representa nitr+eno #ue se disuelve en la super(cie del acero. )arael e#uili"rio local entre 8 en la fase +aseosa y 8 en la super(cie de acero de laactividad de nitr+eno un viene dada por:

3onde es la constante de e#uili"rio de la reaccin )o es la presin total y)48J


5/10

nitrurante de"eremos desen+rasar "ien el material con tricloroatileno eintroducir las piezas en el !orno li"re de !umedad. 4/05

Podos los aceros #ue se puedan templar de"en !acerlo y revenirse antes de sernitrurados. Como se !a indicado la temperatura de revenido de"e sersu(cientemente alta para +arantizar la esta"ilidad dimensional a latemperatura de nitruracin. 4//5

et##s !e %# it"+"#$i

a5 3ureza elevada: pueden #uedar valores de JR A0 a //00 se+Fn el material#ue se utiliza. $as capas con dureza elevada son menos tenaces #ue las demenores valores de JR. $a capa nitrurada con(ere resistencia al des+aste.

"5 Oesistencia a la corrosin: despus del nitrurado los aceros resisten me&or laaccin corrosiva del a+ua dulce a+ua salada y atmsferas !Fmedas #ue losaceros ordinarios. )or eso se suele utilizar el nitrurado en piezas #ue de"en

sufrir ciertos a+entes corrosivos. $a resistencia est dada por la capa mssuper(cial de nitrurado la ms e%terna.

c5 ;usencia de deformaciones: como la temperatura de proceso no es elevaday no es necesario enfriar rpidamente se evitan los +randes inconvenientespor deformaciones.

d5 8itrurado selectivo: se pueden prote+er perfectamente de la nitruracin lassuper(cies #ue no se desean endurecer de&ando li"res las reas #ue deseantratarse.

e5 Oetencin de dureza a elevada temperatura: las capas nitruradas conservanla dureza !asta los 001 C si no es muy prolon+ado el perodo decalentamiento. 'sta retencin de la dureza es superior a otros tratamientostrmicos como cementacin temple por induccin etc. #ue por tenerestructura martenstica la pierden muy rpidamente a partir de los -00U C.

f5 Vncremento de resistencia a la fati+a: la distorsin de la red cristalina por ladifusin del nitr+eno incrementa la resistencia a la fati+a. ;dems disminuyelos efectos de entalla y corrosin. 4


6/10

TABLA4

2i+. / )rofundidad de la porcin e%terna nitrurada contra tiempo a ,W12 (3)

;vner T Vntroduccion a la metalur+ia fsica )a+


7/10

2i+. < Nit"i!ig 6 .+!#0et#%s7 0o!e%ig #! p"o$ess opti0i8#tio "yEei Gan+ ; 3issertation u"mitted to t!e 2aculty of t!e XYOC'P'O

)Y$GP'CJ8VC V8PVP*P' pa+ /


8/10

2i+. Nit"i!ig 6 .+!#0et#%s7 0o!e%ig #! p"o$ess opti0i8#tio "yEei Gan+ ; 3issertation u"mitted to t!e 2aculty of t!e XYOC'P'O

)Y$GP'CJ8VC V8PVP*P' pa+ /

titulo_nitruracion

Documents